salutació

A mi m'agraden els dinosaures i la paleontologia, ( i també l'arqueologia ) .... i a tu?

dissabte, 30 de juny de 2018

La pell dels dinosaures emplomallats i la seva relació amb l'evolució del vol.

El 25 de maig es va publicar a la revista Nature Communications els resultats de l'estudi dut a terme per un equip científic liderat per la Maria McNamara (Universitat de Cork, Irlanda) de les primeres evidències de pell fossilitzada en alguns dels cèlebres Teròpodes emplomallats de la Biota de Jehol (Cretaci inferior, província xinesa de Liaoning) com són els no-aviaris Beipiaosaurus, Sinornithosaurus i Microraptor i l'au Confuciusornis. La descoberta i l'anàlisi d'aquestes restes de pell (les quals són encara conserven material orgànic que ha permès dur a terme un examen a profunditat de la seva estructura microscòpica, pel que no són "simples" impressions de pell fossilitzada que és el que normalment es troba)  ha servit per respondre interrogants i obrir nous camins respecte a com la pell dels dinosaures no-avaris emplomallats i les aus basals va reaccionar a l'aparició i el desenvolupament de les plomes, les adaptacions relacionades amb el vol i el metabolisme endotèrmic o de sang calenta i també situar en quin punt evolutiu es trobava la pell dels Teròpodes mesozoics respecte a la dels rèptils no-dinosaures i a la de les aus actuals.

Restes fossilitzades de la pell del Confuciusornis, el Beipiaosaurus, el Sinornithosaurus i el Microraptor. Aquestes evidències estan associades de molt a prop amb plomes d'aquests mateixos dinosaures i, tal com reconeix la Maria McNamara en una entrevista, ella i els seus companys les van descobrir quan estaven estudiant les plomes
Foto: McNamara et al. (2018)/Nature Communications.
Abans d'observar els resultats de McNamara i col·laboradors s'ha de fer un aproximament al funcionament de la pell dels ocells actuals i a la dels rèptils no-dinosaures i com això afecta a la hipotètica fisiologia de la pell dels dinosaures no-avaris i les aus primitives. La pell dels ocells és més fina que la pell dels rèptils i aquesta cau en forma de petites porcions de corneòcits (cèl·lules que componen la capa còrnia, la part més externa de l'epidermis). Encara que el despreniment de la pell majoritari en els rèptils consisteix en fer caure grans porcions de la capa còrnia, els cocodrils també duen a terme un procés de muda de la pell en petits pedaços, pel que és possible que els dinosaures no-avaris també ho fessin de la mateixa manera al trobar-se evolutivament entre els cocodrils i les aus. A la vegada, el desenvolupament de l'endotèrmia i de les plomes en els dinosaures no-aviaris va anar associat a tot un seguit de canvis en la morfologia i la fisiologia de la seva pell, encara que això no faci que l'epidermis dels dinosaures no-aviaris emplomallats tingués una estructura microscòpica igual o semblant a la de les aus actuals. Les restes de pell de la Biota de Jehol mostren que, al final, bona part del que caracteritza la pell dels ocells ja ho tenien els seus cosins extingits a partir de l'aparició de la branca Maniraptora dels Teròpodes a mitjans del Juràssic, però a la vegada que els emplomallats de Liaoning encara els hi faltava alguna cosa per arribar a ser com els ocells actuals també a la pell.

Mostres de corneòcits despresos de la pell d'una au actual com és el diamant clapat (Taeniopygia guttata). En les fotos c i d, els cornèocits es troben en forma de petits pedaços entrellaçats amb les plomes de l'animal (de la mateixa manera que amb els pedaços de pell dels Teròpodes de la Biota de Jehol).
Foto: McNamara et al. (2018)/Nature Communications.
Les restes d'epidermis dels quatre Teròpodes emplomallats de la Biota de Jehol tenen una llargada d'entre 0,01 i 0,40 mil·límetres i un gruix d'entre 3 i 6 micròmetres. Les seccions transverses d'aquestes mostres presenten una capa interna de fibres d'entre 1 i 1,2 micròmetres que a la vegada contenen estructures poligonals amb grups de fibres d'una amplada entre 0,1 i 0,5 micròmetres. McNamara i col·laboradors han interpretat aquestes estructures poligonals com els corneòcits de l'epidermis d'aquests dinosaures i els grups de fibres de dins dels polígons com tonofibrils (filaments de queratina que són el component essencial de l'esquelet cel·lular dels corneòcits. Els corneòcits dels Teròpodes de la Biota de Jehol estan totalment incrustats dins de les seves mostres respectives, tenen un gruix de només una cèl·lula i les imatges dels microscopis mostren que es troben individualment, mostres que, junt amb la petita mida dels corneòcits, indiquen que els dinosaures no-aviaris emplomallats i les aus primitives reemplaçaven la pell d'una forma molt semblant a la de les aus actuals (per tant, deixant caure només peces molt petites de pell que s'entrellacen amb les plomes), sent la primera evidència d'aquest procés fisiològic en aquests animals. A més, la forma poligonal dels corneòcits i les fibres de tonofibrils del seu interior fan assemblar l'epidermis dels Teròpodes emplomallats mesozoics a la de les aus i també a la dels mamífers i l'allunyen de la dels rèptils.

Dibuix dels corneòcits de la pell del Confuciusornis, on es remarquen les agrupacions de tonofibrils en gris fosc.
Foto: McNamara et al. (2018)/Nature Communications.
La presència de la caiguda de pell en petits pedaços en Maniraptors que es troben en estadis diferents del seu arbre filogenètic (un Terizinosaure com el Beipiaosaurus, dos Dromeosàurids com el Sinornithosaurus i el Microraptor i una au com el Confuciusornis), el qual mostra, tal com ja he avançat abans, que aquest tret aviari ja va aparèixer a la base de la branca Maniraptora. D'aquesta manera, es confirma el desenvolupament de tot un seguit de canvis en la microestructura de la pell relacionats amb la síntesi de la queratina amb conjunció amb l'evolució a gran escala de les plomes observada en els Maniraptors i que, a la vegada, van portar també a l'aparició de tot un seguit de caràcters tegumentaris a gran escala en aquests dinosaures com els becs, les estructures de pell que ajuden en el vol o la musculatura dèrmica que ajuda a recolzar i orientar les plomes de les aus. Tot i això, tal com sol passar amb els dinosaures emplomallats, sempre els hi falta un pas per arribar a ser com els seus parents vivents. En aquest cas, la diferència es troba en la quantitat i en la disposició dels tonofibrils, que en les aus actuals són pocs i es troben molt dispersos mentre que en els Teròpodes de la Biota de Jehol són molts i es troben molt junts formats grups de fibres molt densos. La dispersió dels tonofibrils a les aus actuals les ajuda a refrescar quan volen per contrarrestar la calor que es produeix a l'hora de realitzar tal activitat, pel que l'evidència dels Teròpodes de la Biota de Jehol indica que les espècies que posseeixen alguna forma de vol (que en el cas de les mostres d'epidermis estudiades són el Microraptor i el Confuciusornis) tindrien unes produccions de calor i de refredament més baixes que les aus actuals. Això entra en consonància que el vol d'alguns Maniraptors no-aviaris més derivats i petits i les aus més basals no seria un vol continu dut a terme pels músculs dels animals i també indica que, tot i que ja podrien ser endotèrmics, els Maniraptors del Cretaci inferior tindrien una taxa metabòlica inferior al dels ocells actuals.

Filogènia dels Teròpodes Celurosaures amb escala temporal on es mostra quan i en quin llinatge van aparèixer canvis importants en la pell d'aquests dinosaures. Els corneòcits (representats en forma de cercle) apareixen marcats als Terizinosaures (Beipiaosaurus), als Dromeosàurids (Sinornithosaurus, Microraptor) i a les aus no-Ornithothoraces (Confuciusornis).
Foto: McNamara et al. (2018)/Nature Communications.

Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada