¿Puede un caimán tener plumas?
Si te sorprende el título del artículo, sabrás que las aves modernas son las descendientes de los reptiles primitivos (dicho a grandes rasgos). Se sabe que la genética de estos animales se modificó durante miles de años para que las escamas se transformaran en plumas de manera progresiva. Los caimanes, de hecho, tienen la particularidad de poseer estos mecanismos de desarrollo de plumaje. ¿Cómo, entonces, están recubiertos de escamas?
La evolución es uno de esos campos de estudio tan avanzados como enigmáticos, que se desarrolla con la ampliación de conocimientos sobre genética, pero a su vez, saca a la luz más preguntas que respuestas. Vamos a ver esta cuestión en detalle.
¿Cómo se transformaron las escamas en plumas?
La primera cuestión que debe resumirse es cómo, a través de los milenios, las escamas de ciertos reptiles acabaron siendo plumas. La biología evolutiva del desarrollo descubrió, ya en el siglo XX, que existen mecanismos bioquímicos que se activan con señales genéticas que transforman plumas en escamas y viceversa. Gracias a ellos, las aves tienen plumas en su cuerpo y escamas en las patas.
Un artículo de 2018 reveló que, además de las moléculas conocidas por inducir plumas en las escamas (ácido retinoico, β-catenina ), existían otros convertidores de plumas en escamas. A estos últimos los llamaron Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 y Sox18 e inducen uno o más de los módulos reguladores que guían estos eventos morfogenéticos.
Estos cinco módulos conducen a la gemación y el alargamiento de las escamas, ramificándolas y convirtiéndolas en plumas. Cada uno de ellos se encarga de un proceso diferente y actúa en distintos momentos de la formación. De esta manera, el resultado es una pluma y no escamas puntiagudas, piel parecida a una pluma o púas.
Forzando el desarrollo de plumas en un caimán
Los mecanismos genéticos que posibilitan la acción de los agentes químicos convertidores de plumas son anteriores a la aparición de las propias estructuras plumíferas. Esto se verifica en caimanes y cocodrilos, fósiles vivientes, que poseen estos mecanismos conversores, aunque nunca manifiesten plumas. ¿Por qué, entonces, no están cubiertos de ellas?
Muchos fósiles de dinosaurios muestran protoplumas, estructuras de transición entre las escamas y las plumas que conocemos hoy en día.
Los científicos autores del artículo antes mencionados se propusieron modificar las escamas de embriones de caimán para convertirlas en plumas, y lo consiguieron. Vamos a ver cómo lo lograron.
El procedimiento para hacer que un caimán tenga plumas
Ante la hipótesis de que las escamas se pueden convertir en plumas por las señales moleculares adecuadas, los científicos activaron y desactivaron los canales moleculares apropiados durante el desarrollo embrionario. Insertando genes relativos a plumas procedentes de gallinas dentro de los huevos de caimán, activaron mecanismos muy antiguos (evolutivamente hablando) que permitieron esta conversión.
Los 5 criterios mencionados en el estudio (Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 y Sox18) tuvieron que activarse en diferentes momentos del desarrollo embrionario en lo que se refiere a la piel. Forzando la expresión de los otros dos, ya conocidos (ácido retinoico y β-catenina), consiguieron que los caimanes desarrollaran escamas alargadas, precursoras de las plumas.
Escamas y plumas
Como ha demostrado el estudio, las escamas de los caimanes no se convierten en plumas como si se pulsara un interruptor, sino que ambas estructuras son extremos de un mismo espectro. Dentro de esta línea se encuentran las protoplumas, picnofibras, plumas queratinizadas y más.
Para la formación de plumas propias de aves voladoras, la dermis y la epidermis deben “comunicarse” entre ellas. Esto es así porque las señales químicas proceden de la dermis y la epidermis debe recibirlas. Este complejo proceso está mediado por los 5 factores moleculares mencionados en el artículo.
Como ves, se trata de un proceso altamente complejo, pues requiere de la sincronización de señales genéticas, momentos concretos del desarrollo embrionario y la presencia de los mecanismos reguladores. Si todo funciona como debe, los caimanes podrían tener plumas, solo que el proceso de formación de estas no se desarrolla así de manera natural.
Los avances de la genética y el estudio de la evolución
Conseguir que un embrión de caimán desarrolle escamas precursoras de plumas no tiene como objetivo, en sí mismo, poblar el mundo de reptiles alados. En el estudio de la esencia de los seres vivos, este aparente logro es un pequeño descubrimiento en la marea de conocimientos necesaria para comprender de dónde venimos.
Las plumas son estructuras que catapultaron la conquista del cielo mediante mecanismos de termorregulación y cortejo. Aún queda mucho por descubrir, pero cada paso nos acerca a desentrañar los acertijos de cómo el mundo ha llegado a ser el que tenemos ante nuestros ojos.
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- Benton, M. 2021. The evolution of feathers (N.o EGU21-574). EGU21. Copernicus Meetings. DOI: 10.5194/egusphere-egu21-574
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Wu, P. et al. 2018. Multiple Regulatory Modules Are Required for Scale-to-Feather Conversion. Molecular Biology and Evolution, 35(2), 417-430. DOI: 10.1093/molbev/msx295