Ilustración que representa al madrugador Falcatakely en medio de dinosaurios no aviares y otras criaturas durante el Cretácico Superior en Madagascar. Crédito: Mark Witton
Fósil raro de la era cretácea abre un nuevo capítulo en la historia de la evolución de las aves.
- Un nuevo fósil de ave ayuda a los científicos a comprender mejor la evolución convergente de la anatomía compleja y proporciona nuevos conocimientos sobre la evolución de la forma de la cara y el pico en un precursor de las aves modernas.
- Descubierta en Madagascar, la nueva ave se llama Falcatakely, una combinación de palabras latinas y malgaches inspiradas en el pequeño tamaño y la forma de guadaña del pico, esta última representa una forma de cara completamente novedosa en mesozoico aves.
- Las tecnologías de vanguardia como el escaneo microCT, la reconstrucción digital y la impresión 3D rápida permitieron a los científicos revelar características anatómicas detalladas, contribuyendo así a la comprensión de la evolución de las aves.
A CretáceoUn ave de Madagascar, de edad y del tamaño de un cuervo, se habría abierto paso en el aire empuñando un gran pico en forma de cuchilla y ofrece información importante sobre la evolución de la forma de la cara y el pico en los precursores mesozoicos de las aves modernas. Un equipo internacional de investigadores dirigido por el Dr. Patrick O’Connor, profesor del Heritage College of Osteopathic Medicine de la Universidad de Ohio, anunció el descubrimiento hoy en la revista Nature.
Las aves han jugado un papel fundamental en la configuración de nuestra comprensión de la evolución biológica. Ya a mediados del siglo XIX, las agudas observaciones de Charles Darwin sobre la diversidad de la forma del pico en los pinzones de Galápagos influyeron en su tratado sobre la evolución a través de la selección natural. Este descubrimiento de aves fósiles agrega un nuevo giro a la evolución de los cráneos y picos en aves y sus parientes cercanos, mostrando que la evolución puede funcionar a través de diferentes vías de desarrollo para lograr formas de cabeza similares en animales relacionados muy distantes.
El nuevo pájaro se llama Falcatakely, una combinación de palabras latinas y malgaches inspiradas en el pequeño tamaño y el pico en forma de hoz, este último representando una forma de rostro completamente novedosa en las aves mesozoicas. La especie se conoce por un único cráneo bien conservado y casi completo, uno que fue enterrado en un flujo de escombros fangosos hace unos 68 millones de años. Los esqueletos de aves son raros en el registro fósil debido a sus huesos livianos y su pequeño tamaño. Los cráneos de aves son un hallazgo aún más raro. Falcatakely es la segunda especie de ave del Cretácico descubierta en Madagascar por el equipo financiado por la National Science Foundation.
Reconstrucción artística del ave enantiornitina del Cretácico tardío Falcatakely forsterae. Crédito: Mark Witton
El delicado espécimen permanece parcialmente incrustado en la roca debido a la compleja serie de huesos de estructura ligera que forman el cráneo. Aunque es bastante pequeño, con una longitud de cráneo estimada de solo 8,5 cm (~ 3 pulgadas), la exquisita conservación revela muchos detalles importantes. Como ejemplo, una serie compleja de surcos en los huesos que forman el costado de la cara indican que el animal albergó una cubierta queratinosa expansiva, o pico, en vida.
“Cuando la cara comenzó a emerger de la roca, supimos que era algo muy especial, si no completamente único”, señala Patrick O’Connor, profesor de anatomía y neurociencia en la Universidad de Ohio y autor principal del estudio. “Las aves mesozoicas con caras tan altas y largas son completamente desconocidas, con Falcatakely brindando una gran oportunidad para reconsiderar ideas sobre la evolución de la cabeza y el pico en el linaje que condujo a las aves modernas «.
Falcatakely pertenece a un grupo extinto de aves llamadas Enantiornithines, un grupo conocido exclusivamente del período Cretácico y predominantemente de fósiles descubiertos en Asia. “Las enantiornitinas representan la primera gran diversificación de las aves madrugadoras, que ocupan ecosistemas junto con sus parientes no aviares como Velociraptor y Tyrannosaurus”, dice Turner, profesor asociado de ciencias anatómicas en la Universidad de Stony Brook y coautor del estudio. “A diferencia de las primeras aves, como Archaeopteryx, con largas colas y rasgos primitivos en el cráneo, enantiornitinas como Falcatakely habría parecido relativamente moderno «.
Una reconstrucción de la vida de Falcatakely podría dejar a uno con la impresión de que se trata de un ave relativamente poco llamativa. Pero es debajo del pico queratinoso donde se encuentra la intriga evolutiva. O’Connor y sus colegas no pudieron quitar los huesos individuales de Falcatakely de la roca para estudiarlos porque eran demasiado frágiles. En cambio, el equipo de investigación empleó micro tomografía computarizada (µCT) de alta resolución y modelado digital extenso para diseccionar virtualmente huesos individuales de la roca, siendo la impresión 3D ampliada de los modelos digitales esencial para reconstruir el cráneo y para comparaciones con otras especies.
“Un proyecto como este une disciplinas que van desde la anatomía comparada, la paleontología y la ingeniería / ciencia de los materiales. Nuestra asociación con el Centro de Innovación de la Universidad de Ohio fue una parte clave de este proceso ”, señaló Joseph Groenke, coordinador de laboratorio en HCOM / BMS, coautor del estudio responsable de la preparación física y digital. «Poder ver cada uno de los huesos como una réplica prototipo formó la base para comprender el espécimen y también para reconstruirlo». A medida que avanzaba la investigación, rápidamente se hizo evidente que los huesos que componen la cara en Falcatakely están organizados de manera bastante diferente a los de cualquier dinosaurio, aviares o no aviares, a pesar de tener una cara superficialmente similar a varios grupos de aves modernos que viven hoy en día.
Todas las aves vivas construyen el esqueleto de sus picos de una manera muy específica. Está formado principalmente por un solo hueso agrandado llamado premaxila. En contraste, la mayoría de las aves de la era de los dinosaurios, como el icónico Archaeopteryx, tienen hocicos relativamente poco especializados compuestos por un pequeño premaxilar y un gran maxilar. Sorprendentemente, los investigadores encontraron esta disposición primitiva similar de huesos en Falcatakely pero con una forma de cara general que recuerda a ciertas aves modernas con un pico superior alto y largo y completamente diferente a todo lo conocido en el Mesozoico.
«Falcatakely En general, podría parecerse a cualquier número de aves modernas con la piel y el pico en su lugar, sin embargo, es la estructura esquelética subyacente de la cara lo que cambia lo que sabemos sobre la anatomía evolutiva de las aves en su cabeza ”, señaló O’Connor. «Hay formas de desarrollo claramente diferentes de organizar el esqueleto facial que conducen a objetivos finales generalmente similares, o en este caso, una forma similar de cabeza y pico».
Para explorar cómo evolucionó este tipo de anatomía convergente, O’Connor se conectó con el ex estudiante de doctorado de OHIO, el Dr. Ryan Felice, un experto en anatomía del cráneo en aves y otros dinosaurios. “Descubrimos que algunas aves modernas como los tucanes y los cálaos desarrollaron picos en forma de hoz muy similares decenas de millones de años después Falcatakely. Lo que es tan sorprendente es que estos linajes convergieron en esta misma anatomía básica a pesar de tener una relación muy lejana ”, señaló Felice, profesora de anatomía humana en el University College London (UCL). El Dr. Felice completó su doctorado en ciencias biológicas en 2015, trabajando con O’Connor para examinar la evolución de la cola en las aves. Desde entonces, Felice completó un puesto de investigación postdoctoral en el Museo de Historia Natural de Londres, después de lo cual comenzó un puesto permanente en UCL en 2018.
Falcatakely se recuperó de rocas del último Cretácico (hace 70-68 millones de años) en lo que hoy es el norte de Madagascar, en lo que se ha interpretado como un entorno semiárido y altamente estacional. «El descubrimiento de Falcatakely subraya que gran parte de la historia profunda de la Tierra todavía está envuelta en un misterio ”, agregó O’Connor,“ particularmente de aquellas partes del planeta que han sido relativamente menos exploradas ”.
Madagascar siempre ha superado los límites del potencial biológico. De hecho, la biota única de Madagascar ha intrigado a los historiadores naturales y científicos de muchas disciplinas, a menudo enmarcadas en el contexto de la evolución aislada en el gran continente insular.
«Cuanto más aprendemos sobre los animales, las plantas y los ecosistemas de la era del Cretácico en lo que hoy es Madagascar, más vemos que su firma biótica única se remonta al pasado y no solo refleja el ecosistema de la isla en los últimos tiempos», dijo O Dijo Connor.
“El descubrimiento informado por los Dres. O’Connor y Felice y sus colaboradores es una contribución notable que abre nuevas perspectivas en nuestra comprensión de la evolución y la diversidad de especies ”, dijo el Dr. Joseph Shields, vicepresidente de investigación y actividad creativa de la Universidad de Ohio. «Este trabajo destaca el papel de los profesores y estudiantes de la Universidad de Ohio en la realización de investigaciones en sitios de todo el mundo, para avanzar en nuestra comprensión de las cuestiones fundamentales de la historia natural».
Referencia: “Un ave del Cretácico tardío de Madagascar revela un desarrollo único de los picos” por Patrick M. O’Connor, Alan H. Turner, Joseph R. Groenke, Ryan N. Felice, Raymond R. Rogers, David W. Krause y Lydia J. Rahantarisoa, 25 de noviembre de 2020, Naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2945-x
El estudio involucró a investigadores de la Universidad de Ohio, la Universidad de Stony Brook, el University College London, el Macalester College, el Denver Museum of Nature & Science y la Université d’Antananarivo, Madagascar, y fue financiado por la National Science Foundation, la National Geographic Society y la Facultad de Medicina Osteopática Heritage de la Universidad de Ohio / Universidad de Ohio.