Crean aves sin dedo oponible, como los dinosaurios

Una adaptación única en los pies de las aves es la presencia de un dedo oponible del pie, semejante a un pulgar, que les permite aferrarse a la ramas (perchar). Sin embargo, en sus ancestros dinosaurios, este dedo era pequeño y no oponible, y ni siquiera tocaba el suelo, asemejándose a los dedos vestigiales de perros y gatos.

Sorprendentemente, el desarrollo embrionario de las aves proporciona un paralelo de esta historia evolutiva: El dedo del pie comienza como sus ancestros de dinosaurios, pero luego su base (el metatarso) se tuerce, volviéndolo oponible.

El investigador brasileño Joâo Botelho, trabajando en el laboratorio de Alexander Vargas de la Universidad de Chile (Santiago), decidió estudiar los mecanismos subyacentes. Botelho observó que el giro se produjo poco después de que la musculatura embrionaria del dedo se ubicara en su lugar.

“(Este trabajo) es uno de los ejemplos más claros de cómo están mediadas indirectamente las consecuencias morfológicas del cambio genético”, explica Gunter Wagner, genetista evolutivo y profesor en la Universidad de Yale (EE.UU.), en la nota de prensa recogida por AlphaGalileo.

Los embriones de aves se mueven mucho dentro del huevo durante el desarrollo, y la aparición de movimientos en este dedo coincidía con la torsión de su base. Botelho también demostró que en este dedo del pie, los genes de la maduración del cartílago se expresan en una etapa mucho más tardía que en los otros dedos: Se conservan muchas células troncales (células madre) que se dividen rápidamente durante un período mucho más largo. Tal cartílago inmaduro es muy plástico y fácilmente transformado por la actividad muscular.

Prueba definitiva

Estas observaciones sugerían que la base del dedo perchador se tuerce como consecuencia de las fuerzas mecánicas impuestas por la musculatura embrionaria. La prueba definitiva, sin embargo, vendría de experimentos. Cuando Botelho aplicó bromuro de decametonio, un agente farmacológico capaz de paralizar la musculatura embrionaria, el resultado fue un dedo del pie no oponible con una base recta, no torcida, idéntica a la de sus ancestros dinosaurios.

Sólo se conocen unos pocos experimentos capaces de recuperar rasgos de dinosaurios en aves (como una pantorrilla semejante a dinosaurio, y estructuras similares a dientes). El deshacer el dígito perchador es por lo tanto una adición importante, y los resultados ya han sido publicados en Scientific Reports, una revista de acceso abierto de Nature Publishing Group.

La importancia de este experimento, sin embargo, va más allá del hecho de que se está recuperando un dedo similar al del pie de un dinosaurio. Las investigaciones sobre evolución se centran a menudo en mutaciones, pero el desarrollo y evolución del dedo perchador no se puede entender sin las fuerzas de la actividad muscular embrionaria.

Para Wagner, genetista evolutivo, el estudio describe «una verdadera mecánica del desarrollo” embrionario. Según el profesor Wagner, «este es uno de los ejemplos más claros de cómo están mediadas indirectamente las consecuencias morfológicas del cambio genético. Los experimentos demuestran que las interacciones de sistemas de órganos canalizan las direcciones de la evolución del organismo».

Referencia bibliográfica:

João Francisco Botelho,Daniel Smith-Paredes, Sergio Soto-Acuña,Jorge Mpodozis, Verónica Palma & Alexander O. Vargas: Skeletal plasticity in response to embryonic muscular activity underlies the development and evolution of the perching digit of birds. Scientific Reports (2015). doi:10.1038/srep09840.