Birds’ Skulls correspond to the Skulls of Young Dinosaurs
A study recently published in the journal Nature shows that the skull of todays birds was developed through a sequence of episodes associated with a shortening of the growth patterns in carnivorous dinosaurs (theropods). This process, known as paedomorphosis, implies that the shape of the avian skull is —in general terms— an adult version of the juvenile skulls of their dinosaurian ancestors.
To reach this conclusion, a multidisciplinary team of scientists used an array of digital and statistical shape measurement techniques, known as geometric morphometrics techniques. These techniques made it possible to compare the most complete sample collected so far from juvenile and adult dinosaur embryos, both fossil and current —considering birds as modern day dinosaurs—.
In addition to specialists from the Palaeontology Unit at the Universidad Autónoma de Madrid (UAM), the research team authoring the study also includes embryologists from Harvard University and palaeontologists from the Universities of Texas and New York, as well as from the American Museum of Natural History (USA).
The study shows that typical physical features of birds today such as a small body size, large eyes and enlarged (encephalized) brains, are the result of at least four consecutive episodes of shortening of the normal growth pattern (from the embryonic to the adult state) in their ancestors, the theropods. This explains why the more primitive dinosaurs had longer growth patterns than those of their descendants whose shortened growth pattern is clearly evident in birds.
Jesús Marugán, of the Palaeontology Unit at the UAM and co-author of this article, explains that the first of the four episodes in the shortening of the growth pattern in theropods indicates a change in the overall morphology of the skull: “more quadrangular in the more basal or primeval species, such as the archosauromorph Euparkeria, towards cranial morphologies involving lighter, narrower skulls, such as the tyrannosauroid Guanlong”.
“The second stage is the actual onset of the reduced growth pattern associated with a shortening of the animal’s face: The emblematic Archaeopteryx, the most primitive bird genus we know. In addition to this drastic diminution in body size, this stage gives rise to birds’ most distinctive features: beaks, cephalisation and increase in eye socket size”, adds this researcher.
As stated in the article, precisely these features that became progressively more prominent in modern birds (reduced size and cephalic development) have been decisive in the evolutionary process that led to configuring the mechanical and neuronal control necessary for flight.
For this team of researchers, this finding is more than merely a further piece of paleobiological evidence to show that birds are dinosaurs. They have pointed out that it is also proof that the key to understanding the nature of the evolutionary mechanisms are integrated studies in which extinct species are compared with their descendants, the living species that inhabit the planet today.
Development and Evolution
The relationship between alterations in the growth pattern (embryonic development) and the emergence of evolutionary innovations through time is a widely acknowledged biological fact. This relationship between development and evolution is perfectly summed up thus: “Ontogeny recapitulates Phylogeny”, the phrase proposed by the German philosopher and biologist Ernst Haeckel in 1892 and known as the Theory of Recapitulation. This theory maintains that embryonic development in a given species (ontogeny) reflects the evolutionary history of that species (phylogeny). In other words, each of the stages an individual of a species undergoes throughout its embryonic development represents one of the adult forms that occurred in its evolutionary history.
Bibliographic reference:
Bhart-Anjan S. Bhullar, Jesús Marugán-Lobón, Fernando Racimo, Gabe S. Bever, Timothy B. Rowe, Mark A. Norell & Arhat Abzhanov. Birds have paedomorphic dinosaur skulls. doi: 10.1038/nature11146
El cráneo de las aves es el de un dinosaurio joven
La forma del cráneo aviario es una versión adulta de los cráneos juveniles de los Terópodos, un amplio grupo de dinosaurios bípedos y carnívoros. Así lo corrobora la revista Nature en un artículo firmado por un equipo internacional de científicos en el que participan paleontólogos de la Universidad Autónoma de Madrid.
Un estudio publicado en la revista Nature demuestra que el cráneo de las aves modernas surgió a través de una secuencia de episodios asociados al acortamiento de las trayectorias de crecimiento en dinosaurios carnívoros (Terópodos). Este fenómeno, conocido como pedomorfosis, implica que la forma del cráneo aviario es —en términos generales— una versión adulta de los cráneos juveniles de sus ancestros dinosaurianos.
Para llegar a esta conclusión, un equipo multidisciplinar de científicos utilizó una serie de técnicas digitales y estadísticas de medición de la forma conocidas como técnicas de morfometría geométrica. Gracias a estas técnicas fue posible comparar la muestra más completa recogida hasta la fecha de embriones juveniles y adultos de dinosaurios, tanto fósiles como actuales —considerando a las aves como dinosaurios modernos—.
Además de especialistas de la Unidad de Paleontología de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el equipo de investigación que firma el estudio incluye a embriólogos de la Universidad de Harvard y a paleontólogos de las universidades de Texas y Nueva York y del Museo Americano de Historia Natural (EEUU).
El estudio demuestra que aspectos físicos de las aves modernas tan característicos como el tamaño corporal reducido, los grandes ojos y los cerebros globosos (encefalizados), son el resultado de al menos cuatro episodios sucesivos de acortamiento en el crecimiento normal (desde el estado de embrión al estado adulto) de sus ancestros los Terópodos. Esto explica que los dinosaurios más primitivos tuvieran secuencias de crecimiento más largas que la de sus descendientes; acortamiento en tiempo de crecimiento que es muy evidente en las aves.
Cuatro etapas de transformación
Jesús Marugán, de la Unidad de Paleontología de la UAM y firmante del artículo, explica que el primero de los cuatro episodios de acortamiento en el crecimiento de los Terópodos indica un cambio en la morfología general del cráneo: "más cuadrangular en las especies más basales o primigenias, como el arcosauromorfo Euparkeria, hacia morfologías craneales con cráneos más ligeros y estrechos, como el tiranosaurido Guanlong".
"La segunda etapa es ya el comienzo de la reducción de la secuencia de crecimiento asociada a un acortamiento de la cara: el emblemático Archaeopteryx, el género de aves más primitivo que conocemos. Además de la reducción drástica del tamaño corporal, a partir de esta etapa aparecerían los rasgos más distintivos de las aves: su pico, la cefalización y el crecimiento de las órbitas", complementa el mismo investigador.
Como constata el artículo, son precisamente estos rasgos que se van acentuando sucesivamente hacia las aves modernas (reducción en talla y desarrollo cefálico) los que fueron decisivos en el proceso evolutivo que configuró el control mecánico y neuronal necesario para desarrollar el vuelo.
Para los investigadores este hallazgo no sólo es otra evidencia paleobiológica de que las aves son dinosaurios. Según resaltan, "es también una demostración de que las claves para desentramar la naturaleza de los mecanismos evolutivos radican en estudios integrados, comparando especies extintas con sus especies descendientes vivas que habitan hoy el planeta".
Desarrollo y evolución
La relación entre las alteraciones en la secuencia del crecimiento (desarrollo embrionario) y el surgimiento de novedades evolutivas en el tiempo, es un hecho ampliamente reconocido en biología. Esta relación entre desarrollo y evolución queda perfectamente enmarcada en la frase: "Ontogenia recapitula Filogenia", propuesta por el filósofo y biólogo alemán Ernst Haeckel en 1892, y conocida como "teoría de la recapitulación".
Esta teoría sostiene que el desarrollo embrionario de cada especie (ontogenia) refleja la historia evolutiva de dicha especie (filogenia); o, lo que es lo mismo: que cada uno de los estados que el individuo de una especie atraviesa a lo largo de su desarrollo embrionario representa una de las formas adultas que apareció en su historia evolutiva.
Referencia bibliográfica:
Bhart-Anjan S. Bhullar, Jesús Marugán-Lobón, Fernando Racimo, Gabe S. Bever, Timothy B. Rowe, Mark A. Norell & Arhat Abzhanov. Birds have paedomorphic dinosaur skulls. doi:10.1038/nature11146
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