Un fósil en buen estado de conservación de la cresta de un pterosaurio que hace 115 millones de años sobrevoló la actual región de Chapada do Araripe, en el nordeste de Brasil, podría cambiar la comprensión del origen y la evolución de las plumas, estructuras hoy en día presentes tan solo en las aves y, en un pasado remoto, en los dinosaurios. Según consta en un artículo publicado el 20 de abril en la revista científica Nature, la protuberancia en la zona de la cabeza del ejemplar estudiado de ese reptil alado extinto tenía dos cubiertas de tejido blando análogas a plumas de colores: una de tamaño reducido y constituida por un filamento único similar a un cabello; y otra mayor, formada por estructuras ramificadas, más parecidas a las plumas de las aves actuales.
La presencia de estas plumas o protoplumas de diversas tonalidades (que resulta imposible precisar) fue detectada por un grupo de paleontólogos europeos y brasileños con base en el análisis de los vestigios de la cresta y de parte del cráneo de un pterosaurio atribuido a la especie Tupandactylus imperator. Se trataba de un animal de gran tamaño, cuyas alas extendidas alcanzaban una envergadura estimada de 5 metros. El fósil se hallaba en poder del Real Instituto Belga de Ciencias Naturales, en Bruselas, y fue repatriado por el Museo de Ciencias de la Tierra (MCTer), del Servicio Geológico de Brasil – CPRM, de Río de Janeiro, en febrero de este año, mediante un acuerdo amistoso, sin mediar una demanda judicial (véase el recuadro). El biólogo Hebert Bruno Nascimento Campos, del Centro Universitario Maurício de Nassau, de Campina Grande, en el estado brasileño de Paraíba, destaca la calidad de la conservación del pterosaurio de Araripe. “El estado de conservación de las estructuras blandas es sorprendente”, dice Nascimento Campos, uno de los dos brasileños que firmaron el estudio como coautores. El otro es el paleontólogo Edio-Ernst Kischlat, de la unidad de Porto Alegre del Servicio Geológico de Brasil – CPRM.
Mediante el empleo de modernas técnicas de miscroscopía electrónica, los investigadores detectaron dos tipos de melanosomas con formato diferente en el tejido blando de la cresta preservada en la roca. Estos orgánulos subcelulares contienen el pigmento denominado melanina, que es el que les da color a la piel y a las plumas de las aves actuales y se las daba a las de algunos dinosaurios. Uno de los formatos de los orgánulos presenta una geometría redondeada; el otro es más largo y ovalado. Los melanosomas fueron identificados en el interior de las picnofibras de la cresta del Tupandactylus, un tipo de filamento denso, propio de la piel de los pterosaurios. Algunos estudiosos consideran a las picnofibras como un revestimiento más parecido al pelo de los mamíferos. Otros, como los del equipo que llevó a cabo este nuevo estudio, sostienen que son una variante de las plumas.
“En las aves actuales, el color de las plumas está fuertemente relacionado con el formato de los melanosomas”, dijo, en un comunicado a la prensa, la paleontóloga Maria McNamara, del University College de Cork (UCC), en Irlanda, una de las coordinadoras del estudio. “Como los tipos de plumas de los pterosaurios tenían melanosomas de formas diferentes, estos animales habrían estado provistos de un mecanismo genético para controlar los colores de sus plumas. Este recurso revela que la coloración era una característica crítica incluso en las primeras plumas”.
Los pterosaurios fueron el grupo de vertebrados evolutivamente más cercano a los dinosaurios, de los cuales descienden las aves actuales. Fueron contemporáneos y prácticamente surgieron y desaparecieron de la Tierra simultáneamente. Los dos grupos coexistieron hace entre 235 y 66 millones de años, cuando ambos se extinguieron. Como algunos dinosaurios y los pterosaurios poseían plumas de colores, el equipo de McNamara sugiere que estas estructuras de revestimiento tendrían un origen muy antiguo. Las plumas, o algo análogo a ellas, ya habrían estado presentes entre los vertebrados que dieron origen tanto a los dinosaurios como a los pterosaurios, hace unos 250 millones de años.
Según interpretan los autores del trabajo, esas plumas o protoplumas del Tupandactylus no les servían a los pterosaurios para volar. Esto parece paradójico, puesto que los pterosaurios fueron los primeros vertebrados capaces de remontar vuelo, decenas de millones de años antes que las aves. Se cree que las (probables) plumas coloridas del fósil de Araripe habrían ayudado a controlar su temperatura corporal y posiblemente funcionaban como un tipo de comunicación visual, un predicado extra para atraer a sus parejas reproductivas.
BENTON, M. J., Nature, 2022Los investigadores identificaron dos tipos de filamentos de estructuras que serían análogas a plumas en la parte trasera de la cresta del pterosaurioBENTON, M. J., Nature, 2022
El paleontólogo británico Michael Benton, de la Universidad de Bristol, en el Reino Unido, está convencido de que las picnofibras constituyen un tipo de plumas. “En todos sus detalles, son idénticas a ciertas plumas de los dinosaurios y de las aves, en su formato general, tamaño, ramificaciones, fijación a la piel, y por su contenido de melanosomas”, comenta Benton, en una entrevista concedida a Pesquisa FAPESP. El investigador de Bristol no participó en el trabajo con el fósil de Araripe, pero escribió un comentario sobre el artículo de McNamara y sus colegas para la revista Nature.
El paleontólogo Alexander Kellner, director del Museo Nacional (MN) de Río de Janeiro y experto en pterosaurios, no coincide con Benton. “No pretendo restarle importancia a este nuevo estudio. El trabajo emplea técnicas muy modernas, promueve un importante debate sobre el origen de las plumas y se hizo con un material de calidad procedente de Araripe, uno de los principales yacimientos con fósiles de pterosaurios de todo el mundo”, pondera Kellner. “Pero no estoy convencido de que los melanosomas estuvieran dentro de plumas”.
El paleontólogo del MN describió en 1997 el primer ejemplar conocido de Tupandactylus imperator, el llamado holotipo de la especie. En 2009, con base en un fósil hallado en China, le dio el nombre de picnofibras a los filamentos característicos que suelen recubrir la piel de los pterosaurios. Kellner sostiene que las picnofibras no poseen las características esenciales de las plumas, especialmente del raquis, el eje principal desde donde parte una serie de ramificaciones (las barbas). “También es posible que no se trate de melanosomas y que esas estructuras identificadas como plumas en el artículo no sean de la epidermis [la capa superficial de la piel], sino de la dermis [la capa interna que se encuentra por debajo de la epidermis]”, argumenta Kellner. “La piel cortada y expuesta de un pterosaurio podría generar estructuras que pueden confundirse con las picnofibras. Es algo que ya he podido verificar en un ejemplar de dinosaurio”.
No siempre resulta sencillo diferenciar en los fósiles las distintas estructuras que constituyen los tejidos blandos. Los organismos preservados en las capas geológicas a menudo se encuentran achatados, con el cuerpo presionado y “estampado” en la roca. Esto puede dificultar la separación y la identificación de las partes blandas de un fósil, tales como la piel, los músculos y el tejido conjuntivo.
Desde hace al menos cinco décadas, los paleontólogos debaten si los filamentos sobre la piel de los pterosaurios pueden ser considerados como plumas. Esta discusión, que cuenta con partidarios de ambos lados, cobró impulso tras la descripción, en 1971, de un pequeño ejemplar de estos reptiles alados hallado en Kazajistán, entre Asia central y el este de Europa. Se trataba de un fósil de tan solo 60 centímetros de envergadura alar, el cual tenía, inequívocamente, partes de su cuerpo recubiertas por filamentos. No es casual que a la especie se la denominó Sordes pilosus, algo así como demonio peludo, según una traducción libre de ese nombre en latín.
Si se demuestra que las picnofibras de los pterosaurios pueden ser consideradas plumas, e incluso coloridas, es posible que esas estructuras sobre la piel se hayan originado mucho antes de lo que hasta ahora se aceptaba. Podrían haber sido una característica de un grupo de animales denominado Avemetatarsalia, un linaje de vertebrados que incluye tanto al grupo de los dinosaurios (y las aves) como al de los pterosaurios.
“En ese caso, el escenario más simple y austero para el origen de las plumas consistiría en la aparición de estructuras equivalentes a ellas, como las picnofibras, una sola vez en el proceso evolutivo”, comenta el paleontólogo Max Langer, de la Universidad de São Paulo (USP), campus de Ribeirão Preto. “Las plumas habrían surgido en los primeros Avemetatarsalia, tal vez hace unos 250 millones de años, los cuales habrían transmitido esta característica a los linajes que posteriormente dieron origen a los dinosaurios y a los pterosaurios”. Podría ser que las plumas hayan aparecido más de una vez en la historia evolutiva, de manera independiente y en períodos distintos, en los dinosaurios y en los pterosaurios. Pero los paleontólogos se muestran más proclives a aceptar hipótesis económicas, tal como se presume que funciona la lógica de la naturaleza.
El material de Araripe fue devuelto en febrero de este año y ahora se encuentra en un museo de Río de Janeiro
Hebert Bruno Nascimento CamposEl fósil de Araripe que se encontraba en Bélgica y fue repatriado a Brasil en febreroHebert Bruno Nascimento Campos
El domingo 6 de febrero de este año, arribó al aeropuerto Galeão, en Río de Janeiro, una valija diplomática proveniente de Bruselas, la capital de Bélgica, que contenía cinco trozos de loza rocosa, cuatro más grandes y uno más pequeño, que forman un cuadrado de unos 60 centímetros de lado con un peso total de alrededor de 20 kilogramos. La pieza traía impresa la cresta y parte del cráneo de un fósil bien conservado de pterosaurio de la especie Tupandactylus imperator, que vivió hace 115 millones de años en la región que actualmente se denomina Chapada do Araripe, en el límite entre los estados de Ceará, Pernambuco y Piauí.
El material había sido sacado ilegalmente de Brasil, tal como suele ocurrir con otros fósiles de esa región, en algún momento desconocido, y fue a parar a manos de un coleccionista particular de Europa. Merced a un acuerdo firmado el 11 de octubre del año pasado entre la embajada de Brasil en Bruselas y el Real Instituto Belga de Ciencias Naturales, en donde se conservaba el fósil para que lo estudiaran los científicos de la institución, pudo concretarse la repatriación de la pieza en términos amistosos, sin necesidad de intervención judicial. El fósil ahora se encuentra en el Museo de Ciencias de la Tierra (MCTer), del Servicio Geológico de Brasil – CPRM, en Río de Janeiro. “Se encuentra expuesto en el museo en una muestra de fósiles y réplicas de pterosaurios brasileños hasta el 7 de mayo”, informa Rafael Costa da Silva, curador del sector de paleontología del MCTer.
Cuando se encontraba en el Museo de Historia Natural de Karlsruhe, en Alemania, estudiando fósiles de pterosaurios, el biólogo Hebert Bruno Nascimento Campos vio en 2016 una presentación en video sobre un ejemplar de pterosaurio de Araripe realizada por la paleontóloga Aude Cincotta, quien entonces estaba realizando un doctorado en el Real Instituto Belga de Ciencias Naturales. “Me interesé por el material y solicité permiso para verlo”, relata Nascimento Campos. Viajó a Bruselas y examinó rápidamente el espécimen. Posteriormente se enteró que el fósil, a pesar de hallarse en el instituto, pertenecía a un coleccionista privado.
En 2017, junto a Cincotta, el paleontólogo alemán Eberhard Frey, curador del museo de Karlsruhe, y otros dos coautores, presentaron un breve informe sobre el fósil en un congreso de paleontología. Más tarde, Nascimento Campos se contactó con el paleontólogo brasileño Edio-Ernst Kischlat, de la unidad de Porto Alegre del Servicio Geológico de Brasil – CPRM, quien inició un proceso informal de negociación con la dirección del Real Instituto Belga de Ciencias Naturales para la devolución del fósil a Brasil. Finalmente, las tratativas oficiales con el instituto corrieron por cuenta del Ministerio de Relaciones Exteriores y, tal como da cuenta el arribo del fósil en el mes de febrero, el acuerdo llegó a buen término. Antes de que se publicara el artículo en Nature sobre las supuestas plumas de colores del Tupandactylus, el material ya se encontraba en el país.
El desenlace resultó muy diferente a lo que ocurrió con otro fósil de Araripe que salió del país en forma irregular. En diciembre de 2020, el paleontólogo británico David Martill, de la Universidad de Portsmouth, en el Reino Unido, y otros colegas, publicaron un artículo en la revista Cretaceous Research con la descripción de un ejemplar raro de dinosaurio, denominado informalmente Ubirajara jubatus, que vivió hace 120 millones de años (léase en Pesquisa FAPESP, edición nº 301). El estudio, que no explicaba de manera convincente el origen del material, fue muy criticado por los paleontólogos brasileños y en las redes sociales. A raíz de ello, la revista resolvió retractar el artículo, anulando su publicación. El fósil del dinosaurio en cuestión se encuentra en el museo de Karlsruhe. A propósito, su curador, Eberhard Frey, era junto a Martill uno de los coautores del artículo retractado.
Artículo científico
CINCOTTA, A. et al. Pterosaur melanosomes support signalling functions for early feathers. Nature. On-line 20 abr. 2022.
