Tendencia paleo primavera-verano

Esta entrada tiene que ver con "Los anquilosaurios incógnitos", gracias a todos los que votaron para saber más.

La Paleontología, como toda empresa humana se ve influenciada por las modas, quizá al tratarse de una ciencia se aparta un poco de las tendencias populares, pero desarrolla las propias. Y es a este tipo de moda al que nos estaremos refiriendo en esta entrada y no a los gustos en ropa.

El barón Franz Nopcsa (el primer paleobiólogo) en su atuendo militar albanés.

Una de las tendencias más comunes en los albores de la paleontología fue el establecimiento de una innumerable cantidad de especies descritas a partir de material muy pobre o que simplemente no era considerado como una variación de una misma especie. Gracias a esto decenas y decenas de especies brotaban por doquier sin reparo en su validez. Pero no debemos tachar a esto de "malo" o pensar que los paleontólogos de antaño eran "menos minuciosos", simplemente era esa la tendencia y se explica por dos factores cruciales: comunicación y tecnología.

La comunicación y la tecnología eran las grandes limitantes de finales de siglo XIX y principios de siglo XX.

Los tiempos eran otros y aunque habían menos paleontólogos que en la actualidad, la ausencia del poderoso internet impedía que los nuevos descubrimientos se difundieran con la velocidad con la que hoy lo hacen. Sólo imaginen tener que navegar entre cientos de reportes en papel que tenías que conseguir en las bibliotecas de universidades, museos y sociedades, sólo para terminar horas leyendo interminables líneas innecesarias (para los estándares de hoy) que incluían el estado de ánimo, el tiempo, los nombres, oficios y aptitudes de los colectores. Ahora sumemos el hecho de que no todos los reportes presentaban vastas descripciones anatómicas de las piezas y que a veces no se contaba con ilustraciones detalladas o fotografías. Es comprensible entonces del porqué tantas especies.

Descripción original de Bison latifrons (el bisonte gigante norteamericano) realizada por Richard Harlan en 1825. Note lo ambiguo de la información.

Aunque se sabía que algunas especies cambian de morfología conforme crecen, estas diferencias, denominadas alometría eran ignoradas o simplemente era demasiado difícil reconocer cuando se presentaban. Este es también el caso de la variación sexual y geográfica que no fue tomada en cuenta, sino hasta hace relativamente poco. Otro factor importantísimo es que las computadoras y las poderosas herramientas estadísticas o no habían surgido o eran imprácticas (porque se tenían que hacer a mano). Y finalmente, las nuevas tecnologías analíticas como el fechamiento radioactivo fino y la morfometría geométrica (que permiten discernir en la forma de los organismos y su edad exacta) no habían nacido o estaban en pañales.

Alometría y variación geográfica en Tyrannosaurus rex. Abajo vemos un joven que no es un adulto en miniatura, sino que tiene proporciones diferentes. En medio y arriba vemos al adulto robusto y grácil de T. rex, antes se creía que eran machos (gráciles) y hembras (robustas) sin embargo, hoy se sabe que este no es el caso y que es variación geográfica de la misma especie.

Todo lo anterior, más el factor humano (el ego de querer nombrar especies nuevas con poca evidencia o con una alta dosis de autoconvencimiento) nos heredaron un nuevo trabajo a los paleontólogos de hoy, que es preguntarnos ¿todas esas especies son válidas? Esta pregunta apenas está siendo sondeada y ha arrojado interesantes resultados, de los cuales hablaremos en entradas posteriores.

Los dinosaurios cabeza dura

En el tema vinculado a este, "un nuevo dinosaurio cabeza dura" (clic para ver) analizábamos el descubrimiento de un nuevo dinosaurio paquicefalosaurio, gracias a quienes quisieron "saber más".

Los dinosaurios se pueden dividir en dos grandes grupos según su parentesco y la configuración de sus caderas, tenemos a los dinosaurios con "cadera de reptil" (Saurischia [sau-ris-quia]) y a los "caderas de ave" (Ornithischia [or-ni-tis-quia]). Estos nombres proceden del arreglo de los tres huesos pares de las caderas (íleon, isquion y pubis), pero especialmente de la orientación del cuerpo del pubis. Los sauriquios tienen (de forma primitiva) un pubis que apunta hacia la parte delantera del cuerpo, como en un cocodrilo y de ahí el nombre. En cambio, los ornitisquios tenían un pubis que apuntaba hacia la parte trasera del cuerpo, como en un ave moderna y de ahí el nombre. Irónicamente, las aves evolucionaron de los saurisquios y no de los ornitisquios que es el grupo al que pertenecen los dinsoaurios cabezas duras.

Los dinosaurios se clasifican en dos grandes grupos por la configuración de sus caderas, los ornitisquios (arriba) y los saurisquios (abajo). Ilustración de "StygimolochSpinifer".

Los ornitisquios se dividen en diferentes grupos, tenemos a los heterodontosaurios (pequeños bípedos con hocicos cortos y grandes colmillos, los tireóforos (que incluyen a los dinosaurios fuertemente blindados como Stegosaurus y Ankylosaurus), los ornitópodos (animales de tallas pequeñas a grandes que incluyen a los famosos iguanodontes y a los dinosaurios con pico de pato) y finalmente, a los marginocéfalos, dinosaurios con adornos craneales que venían en dos formas: ceratopsios (animales de tamaños pequeños a grandes, con picos estrechos similares a los de un loro y cuernos, púas y golas en la cabeza, como los famosos Psittacosaurus y Triceratops) y los paquicefalosaurios, animales exclusivamente bípedos que tenían picos pequeños, semejantes a los de una tortuga, cráneos engrosados y generalmente adornados en la nuca y nariz con protuberancias óseas.

Arreglo filogenético de los ornitisquios. Modificado del Departamento de Geología de la Universidad de Maryland.

Paquicefalosaurio significa literalmente "lagarto de cabeza gruesa" y es precisamente esta característica la que los distingue en lo general. Estos animales tenían especies de entre 1.8 y 7 metros de longitud.  El primero en ser descrito fue Stegoceras validum ("techo con cuernos válido") en 1902, aunque el nombre del grupo (Pachycephalosauria) se estableció hasta 1974 a partir de Pachycephalosaurus wyomingensis ("reptil cabeza gruesa de Wyoming") descrito en 1931, aunque originalmente fue llamado Troodon wyomignensis, por lo que se trata de un nomen protectum (nombre protegido de las reglas de la Comisión Internacional de Nomenclatura Zoológica). Antiguamente se creía que los paquicefalosaurios se dividían en homalocefálidos (paquis sin bóvedas craneales altas) y paquicefalosáuridos (paquis con bóvedas altas) sin embargo, los análisis más recientes demuestran que en realidad todo el grupo es un continuo de características transicionales entre géneros. Los paquicefalosaurios vivieron durante el Cretácico tardío, del Santoniano al Maastrichtiano (entre hace 85 y 66 Ma aproximadamente) en lo que hoy es Asia y Norteamérica.

Filogenia más reciente de paquicefalosaurios calibrada con el tiempo.

Los paquicefalosaurios son algunos de los dinosaurios más misteriosos e interesantes, tanto por su paleobiología como por el hecho de que generaron una única especie gigante (P. wyomingensis) y por lo tanto son el grueso de los inconspicuos dinosaurios pequeños.

FUENTE PRINCIPAL:
Sullivan, R. M. (2006). A taxonomic review of the Pachycephalosauridae (Dinosauria: Ornithischia). New Mexico Museum of Natural History and Science Bulletin, 35, 347-365.

¡Encuentran aves del terror en Europa!

Las aves del terror pertenecen a la familia Phorusrhacidae. Estas aves eran principalmente carnívoras y casi todas vivieron en Sudamérica, con la excepción conocida de Titanis que cruzó hacia Norteamérica. Ahora se descubrieron especímenes de estas aves de hace unos 42 millones de años en Europa, este descubrimiento es una verdadera sorpresa, pues revive a las aves del terror del viejo mundo (África y Europa) y postula una dispersión casi impensable para estas aves terrestres. La abanderada del descubrimiento fue Eleutherornis cotei y el descubrimiento fue publicado en la revista PLoS ONE.

Localidades donde se encontraron restos de Eleutherornis cotei. Tomado de Angst et al. (2013).

Ruta de dispersión propuesta para explicar la presencia de aves del terror en África y Europa durante el Paleoceno. Tomado de Angst et al. (2013).

Material fósil de Eleutherornis cotei hallado en Lissieu, Francia. Tomado de Angst et al. (2013).

RESUMEN EN ESPAÑOL:

Antecedentes

La familia Phorusrhacidae fue un clado que incluía aves carnívoras terrestres de talla media a gigante, conocidas principalmente del Cenozoico de Sudamérica, pero con presencia también en el Plio-Pleistoceno de Norteamérica y el Eoceno de África. Reportes previos de pequeños forusrácidos en el Paleógeno de Europa fueron descartados como materiales de aves no forusrácidas.

Metodología

Se re-examinaron especímenes de grandes aves terrestres del Eoceno (Lutetiano tardío) de Francia y Suiza, previamente referidos a gastornítidos y ratitas, identificándolos como pertenecientes a un forusrácido para el cual se debe usar el nombre Eleutherornis cotei.

Conclusiones/Significancia

La aparición de un forusrácido en el Lutetiano tardío de Europa indica que estas aves no voladoras tenían una distribución geográfica más amplia de lo que se reconocía previamente. La interpretación más probable es que se hayan dispersado por África, donde el grupo es conocido del Eoceno, lo que implica cruzar el mar de Tetis. La distribución de los forusrácidos del Terciario tardío puede ser explicada de forma mejor por una dispersión transoceánica, a lo largo tanto del Atlántico sur, como del Tetis.

FUENTE:

Angst, D., Buffetaut, E., Lécuyer, C., & Amiot, R. (2013). “Terror Birds”(Phorusrhacidae) from the Eocene of Europe Imply Trans-Tethys Dispersal. PloS one, 8(11), e80357.

Nueva especie de sebecosuqio brasileño

Este mes se publicó en la revista PLoS ONE la descripción de una nueva especie de crocodilomorfo del grupo sebecosuquia. Fue nombrada Sahitysuchus fluminensis que significa "Cocodrilo enojado de Río de Janeiro". Su importancia radica en que es uno de los pocos sebecosuqios con cráneos completos conocidos y representa uno de sólo dos linajes de crocodiliformes sobrevivientes a la catástrofe que eliminó a los dinosaurios.

Reconstrucción propiedad de Museu de Ciências da Terra, do Museu Nacional e da Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Cráneo del holotipo de Sahitysuchus fluminensis en vista dorsal (arriba), ventral (abajo) y esquemática (derecha). Modificado de Kellner et al. (2014).

RESUMEN EN ESPAÑOL:

Se describe un nuevo crocodiliforme, Sahitisuchus fluminensis gen. et sp. nov., basado en un cráneo completo, mandíbula inferior y vértebras anteriores cervicales, colectadas en la cuenca São José de Itaboraí de Rio de Janeiro, Brasil. El espécimen es uno de los crocodilifomes mejor conservados de depósitos del paleoceno y representa un sebecosuquio, uno de los pocos clados que sobrevivieron la crisis biótica del Cretácico-Paleógeno (sic). Este nuevo taxón se encuentra en los mismos depósitos que un aligatórido, un grupo que experimentó gran diversificación durante el Paleógeno. El registro de sebecosuquios sugiere que luego de la crisis biótica del Cretácico-Paleógeno, los miembros menos especializados de este clado, caracterizados por un alto número de dientes comparados con los de los sebecosuquios baurusúquidos sobrevivieron, algunos tenían hábitos terrestres mientras que otros desarrollaron un estilo de vida semiacuático (e. g. Lorosuchus). Empezando el Eoceno, los sebecosuquios sebécidos se especializaron, con una mayor oreinirostria (acortamiento del rostro) como se observa en Sebecus y Langstonia, pero no mostraban la típica reducción dental desarrollada por los sebecosuquios baurusúquidos del Cretácico. La posición basal de Barinasuchus arveloi, un sebécido de hocico largo del Mioceno, indica la ocurrencia de algún linaje independiente algún tiempo después de la crisis biótica del Cretácico-Paleógeno que desarrolló una oreinirostria acentuada, sugiriendo una historia más compleja para la radiación de los crocodiliformes post Cretácico-Paleógeno.

FUENTE:

Kellner AWA, Pinheiro AEP, Campos DA (2014) A New Sebecid from the Paleogene of Brazil and the Crocodyliform Radiation after the K–Pg Boundary. PLoS ONE 9(1): e81386. doi:10.1371/journal.pone.0081386

10 cosa que probablemente no sabías de: Tyrannosaurus rex

Esta es una nueva sección el el Blog. Esperemos que resulte de su agrado.

10. Tenía una vista y olfato excelentes

Contrario a lo que se presenta en el filme de culto "Parque Jurásico", el T. rex no era un animal cegatón y de pobre olfato. Las cajas craneanas que se han preservado muestran un encéfalo con un lóbulo olfatorio enorme que está directamente relacionado a la capacidad olfativa del animal y lo convierten en el bicho (vivo o extinto) con el mejor olfato conocido. Por otra parte, sus ojos estaban situados en lo alto del cráneo y apuntando hacia delante, lo que le dotaba de una excelente visión estereoscópica, ideal para percibir distancias, planos y movimientos. Aunque en la novela de Crichton se justifica su pobre visión por tener genes de anfibio, en la realidad T. rex tenía la mejor visión 3D de todos los terópodos gigantes conocidos.

Sentidos del T. rex. Derecha, molde endocraneal digital del encéfalo y oído medio, la flecha roja representa el bulbo olfatorio. Izquierda, escultura que muestra la posición de los ojos hacia el frente.

9. No era tan grande como casi siempre se le representa

En la mayoría de los libros de dinosaurios se dice que el rey de los dinosaurios medía 15 metros de largo sin embargo, esta cifra es exagerada. El espécimen más completo (FMNH PR 2081) es un animal colosal que lleva por mote Sue, éste es además el tiranosaurio más completo y grande hallado sin embargo, su largo total es de 12.3 metros. El "mito" del tiranosaurio de 15 metros procede un gigantesco hueso del pie (que difícilmente es confiable para calcular la talla completa de un animal) y del siguiente punto.

Sue en el Museo Field de Historia Natural. Fotografía de Steve Richmond.

8. No se conoce ninguno que haya dejado de crecer

Hasta donde se sabe, todos y cada uno de los especímenes conocidos de Tyrannosaurus rex corresponden a individuos juveniles, subadultos y adultos jóvenes. Los tiranosaurios tenían un ciclo de vida sutilmente similar al nuestro, alcanzando la madurez sexual a los 18 años aproximadamente. el espécimen más grande, Sue, es también el individuo más viejo conocido, pues tenía una edad biológica de apenas 28 años cuando murió. Existe un espécimen apodado "Devil rex" (MOR 555) que medía 11.6 metros y sin embargo, su edad biológica se estima en 18 años.

Curvas de crecimiento en dinosaurios tiranosáuridos. Tomado de Erickson et al. (2004).

7. Fue el primer animal prehistórico en ser animado en stop motion

La técnica de animación stop motion consiste en dar la ilusión de movimiento al colocar en sucesión una serie de imágenes tomadas por separado. Antes de la llegada de los efectos por computadora, esta técnica trajo a la vida a un sinnúmero de criaturas, pero Tyrannosaurus fue la primera (junto con Triceratops) en la cinta "The Ghost of Slumber Mountain" (El fantasma de la montaña de los sueños) de 1918. Y aunque hoy su aparición nos parecería una broma, para la época eran los efectos más realistas y tenebrosos que existían en el cine.

Protagonistas de The Ghost of Slumber Mountain, Tyrannosaurus a la izquierda.

6.  No es el dinosaurio con los brazos más cortos

Contrario a lo que pudiera parecer, T. rex no tiene los brazos más cortos de todos los dinosaurios. En realidad, ese puesto lo tiene la estrella "malvada" de la cinta "Dinosaurio" de Disney, el Carnotaurus sastrei. Contrario a Tyrannosaurus que tenía brazos funcionales y capaces de sostener un peso considerable para su tamaño (199 Kg en adultos), los diminutos brazos de Carnotaurus apenas y asomarían del cuerpo y según un estudio de 2010, eran en realidad vestigiales, pues tenían la red nerviosa reducida en extremo.

Reconstrucción de Carnotaurus sastrei a escala por la artista Antonella Medina. Note cómo los brazos apenas sobresalen del cuerpo y se ubican a los lados del cuerpo.

5. Sólo se conoce el sexo de un espécimen 

En Tyrannosaurus se pueden apreciar dos morfologías, la robusta y la grácil. Originalmente, se creyó que los especímenes robustos eran hembras, esto por la inadecuada identificación de dimorfismo sexual en los primeros huesos de la base de la cola de los cocodrilos, sin embargo y bajo esta perspectiva, Sue sería un macho y no una hembra. El único espécimen con sexo identificado es el MOR 1125, alias "B-rex". Se identificó como una hembra por la presencia de tejido medular, que está asociado a la ovulación y la fabricación de huevos.

Fémur de MOR 1125, el único T. rex de sexo conocido (hembra) y sólo uno de dos con evidencia de ADN.

4. No se sabe si era de sangre caliente

En un principio se pensaba que Tyrannosaurus por ser un reptil tenía que ser de sangre fría y esto se aplicaba también a todos los dinosaurios. Sin embargo, en la década de los 60's durante el "Renacimiento de los dinosaurios" esta idea comenzó a ser cuestionada. Debido a la evidencia actual, muchos dinosaurios han cambiado su estatus a animales de sangre caliente, pero el metabolismo de Tyrannosaurus sigue siendo un misterio. Existen estudios que sugieren que mantenía una temperatura constante (homeotermo), pero esto podría deberse a que generaba su propio calor corporal (endotermo) o porque era tan grande que no perdía calor corporal  rápidamente (gigantotermo). 

Un Tyrannosaurus tomando un baño de sol para calentar su cuerpo. Reconstrucción de Nimba Creators.

3. Tiene más evidencias de canibalismo que de cacería

Aunque solemos pensar en el rey como la "máxima máquina de matar dinosaurios", en realidad la evidencia de que cazaba es muy escasa. Aunado a esto, sólo se dispone de una evidencia directa (una cola de Edmontosaurus con un diente incrustado de T. rex) y de dos indirectas (una cola mordida de Edmontosaurus y un cuerno mordido y arrancado de Triceratops). Por otra parte, existen cuatro especímenes de T. rex que muestran señas de haber sido comidos por otros de su especie.

Marcas de mordedura en huesos de T. rex, producidas por otros T. rex. Tomado de Longrich et al. (2010).

2. Sufrió de infecciones parasitarias severas

T. rex es uno de los pocos dinosaurios que muestran patologías óseas, algunas de ellas (desgarro de tendones y fracturas en los huesos de los pies) están asociadas a su estilo de vida cazador y otras que se creyeron producto de la violencia entre tiranosaurios. Un examen más detallado de estas marcas llevó a la conclusión que 9 de 61 especímenes de T. rex mostraban marcas en los huesos ocasionadas por una infección del parásito Trichomonas (que hoy parasita y deja marcas similares en aves). Estas infecciones debieron de haber debilitado fuertemente a estos dinosaurios, llegando a ocasionar la muerte de más de uno de ellos debido a necrosis y ulceraciones en el tracto digestivo que llevarían a la inanición. Sue, es una de los dinosaurios con estas marcas y una de las más enfermas al momento de su muerte.

Sue reconstruida con la infección que presentó en vida. Arte de Chris Glen. Tomado de Wolff et al. (2009).

1. Su nombre casi acababa siendo otro

El gran éxito de T. rex lo debe en parte a su evocador nombre, pocos dinosaurios tienen uno tan majestuoso como "rey lagarto tirano". Este prodigioso apelativo surgió en 1905 en un artículo llamado "Tyrannosaurus and other Cretaceous carnivorous dinosaurs" (Tyrannosaurus y otros dinosaurios carnívoros del Cretácico), donde el geólogo y paleontólogo Henry Fairfield Osborn, presidente del Museo Americano de Historia Natural describía al rey de los dinosaurios. Todo parece normal, pero en realidad, en ese escrito Osborn describía antes a Dynamosaurus imperiosus y luego a T. rex, el año siguiente Osborn reconocería que ambos eran sinónimos y movió sus influencias para que el nombre de Tyrannosaurus rex prevaleciera. Pero eso no es todo, en 1890-1891 Charles Othniel Marsh nombró un puñado de dientes como Ornithomimus grandis (luego se sabría que eran dientes de T. rex). Ahí no acaba la historia, en 1892 Edward Drinker Cope describiría formalmente un par de vértebras y las nombraría Manospondylus gigas (estos restos también son de T. rex, aunque ello se descubriría mucho después). Según las reglas del Código Internacional de Nomenclatura Zoológica, este nombre debería ser el válido de T. rex sin embargo, una regla especial indica que el nombre más usado es el que prevalece como válido y por ello Tyrannosaurus rex es oficialmente un nomen protectum (nombre protegido) y el único válido para el rey de los dinosaurios.

Holotipo de Dynamosaurus imperiosus. Tomado de Osborn (1905).

Holotipo de Manospondylus gigas. Tomado de Osborn (1917).

FUENTES:

Erickson, G. M., Makovicky, P. J., Currie, P. J., Norell, M. A., Yerby, S. A., y Brochu, C. A. (2004). Gigantism and comparative life-history parameters of tyrannosaurid dinosaurs. Nature, 430(7001), 772-775.

Longrich, N. R., Horner, J. R., Erickson, G. M., y Currie, P. J. (2010). Cannibalism in Tyrannosaurus rex. PloS one, 5(10), e13419.

Wolff, E. D., Salisbury, S. W., Horner, J. R., y Varricchio, D. J. (2009). Common avian infection plagued the tyrant dinosaurs. PloS one, 4(9), e7288.

Osborn, H. F. (1905). Tyrannosaurus and other Cretaceous carnivorous dinosaurs. 56.81, 9T (117: 78.6) 259-265.

Cope, E. D. (1892). Fourth note on the Dinosauria of the Laramie.

Osborn, H. F. (1917). Skeletal adaptations of Ornitholestes, Struthiomimus, Tyrannosaurus. order of the Trustees, American Museum of Natural History. 56.81, 9:14.71. 733-771.

¿Quién se comía el excremento de los dinosaurios?

Contrario a lo que podríamos pensar, los excrementos no son desechos sin utilidad para otros bichos. Existe toda una gama de organismos que se alimentan de los excrementos y a esta dieta tan exclusiva la denominamos coprofagia, una palabra que se deriva de las raíces griegas κόπρος (cópros) que significa heces y φαγεῖν (phagein), que significa comer. A pesar de que a los humanos nos pudiera resultar un hábito repugnante, el consumo de heces es un nicho ecológico que provee a la naturaleza de un servicio de limpieza eficiente.

El estiércol es una fuente insospechada de alimento para muchas criaturas.

Existen diferentes tipos de animales coprófagos. Algunos de ellos lo hacen debido a que al no haber digerido completamente sus alimentos, la reingesta de sus heces les garantiza una mejor absorción de nutrientes. En esta categoría tenemos a los herbívoros (y algunos omnívoros) que fermentan la materia vegetal en la parte final del intestino, como roedores, cerdos, conejos y liebres. Otros lo hacen cuando jóvenes para obtener las bacterias necesarias en la digestión de la materia vegetal que consumirán cuando se alimenten por sí mismos. En esta categoría tenemos hipopótamos, koalas, elefantes y pandas. Finalmente existe un grupo de animales que se alimentan de las heces de otros animales y hacen de esta práctica su modo de vida. En esta categoría tenemos insectos como los famosos escarabajos peloteros, moscas de rápido desarrollo e incluso mariposas.

Mariposas coprófagas.

En los tiempos de los dinosaurios gigantes existían pilas gigantes de excremento, pero sus consumidores modernos como los insectos antes mencionados eran extremadamente raros, entonces ¿quién se encargaba de comer toda ese material? Los candidatos potenciales son las cucarachas de la extinta familia Blattulidae que eran bastante comunes durante el Mesozoico. Para probar esta hipótesis, los científicos usaron algunas de estas cucarachas preservadas en ámbar de hace ca. 120 millones de años y analizaron sus contenidos estomacales y heces con ayuda de los poderosos rayos X del sincrotrón y técnicas de tomografía 3D para saber qué comieron estos organismos antes de ser encarcelados. Se encontró que estas cucarachas se alimentaron de excrementos de donde no sólo consiguieron su alimento, sino que además adquirieron los microorganismos capaces de degradar dicho material.

A) Ámbar y una de las cucarachas analizadas. B-C) Antenas. D-E) Coprolitos (excrementos fósiles de cucaracha) analizados, D) imagen de microscopio óptico, E) reconstrucción 3D y F) corte analizado en el sincrotrón. Tomado de Vršanský et al. (2013).

Este hallazgo pone de manifiesto que la ecología del Mesozoico era igual de compleja que la actual, pero que tenía una composición taxonómica distinta (i.e. cucarachas en vez de escarabajos y moscas alimentándose de estiércol), algo sin duda asombroso.

FUENTE PRINCIPAL:

Vršanský, P., van de Kamp, T., Azar, D., Prokin, A., Vidlička, L. U., & Vagovič, P. (2013). Cockroaches Probably Cleaned Up after Dinosaurs. PloS one, 8(12), e80560.

Lluvia ácida y pérdida de ozono causaron la gran muerte en tierra

La extinción es el proceso por el cual una especie se extingue, su avatar más destructivo es sin duda la extinción en masa, que se produce cuando un gran número de especies, géneros, familias y rangos taxonómicos superiores son eliminados en un lapso de tiempo geológico breve. En total han existido unas cinco a ocho extinciones en masa (dependiendo del enfoque con se mire), de las cuales y sin duda la extinción Permo-Triásica (hace ca. 252 Ma) fue la más devastadora de todas, extinguiendo al 96% de la vida marina y al 70% de la vida terrestre.

Extinción Pérmica por el artista Steve White.

Las causas de esta extinción son aún debatidas, pues no se sabe la extensión de cada uno de los eventos que tomó lugar a finales del Pérmico. Entre los hechos registrados tenemos de uno a múltiples impactos extraterrestres, vulcanismo en forma de flujos de basalto, la liberación de hidratos de metano en vastas cantidades del fondo oceánico, cambios en los niveles marinos, anoxia marina (falta de oxígeno disuelto en el mar para ser usado por los organismos aeróbicos), la acumulación de ácido sulfhídrico en las aguas marinas someras y finalmente, la formación de Pangea que redujo considerablemente el área cubierta por océanos epicontinentales y mares poco profundos, que sucede son las zonas con mayor productividad primaria del planeta.

Algunos de los hechos que acontecieron durante el Pérmico tardío.

A pesar de toda esta mala suerte, la vida perduró y sus distantes descendientes tratamos de averiguar cómo es que se produjo este fenómeno apocalíptico y cómo afectó a la vida. Recientemente se publicó un estudio que por primera vez considera un modelo climático global tridimensional de la química atmosférica de la tierra durante el evento Permo-Triásico, considerando únicamente el factor vulcanismo. Los autores de la investigación sugieren que además del abrupto calentamiento global producido por la emisión de vastas cantidades de CO₂ durante las erupciones, se habrían producido lluvias ácidas globales y una importante destrucción de ozono, que permitiría que la peligrosa radiación UV causara estragos en los organismos vivos.

Lluvia tan ácida como jugo de limón e intensa radiación ultravioleta serían las responsables de la gran muerte en tierra. Imagen propiedad del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Si bien, este modelo está restringido a un factor primario, es el más completo a la fecha e ilustra la severidad del ambiente durante el final del Pérmico.

FUENTE PRINCIPAL:

Black, B. A., Lamarque, J. F., Shields, C. A., Elkins-Tanton, L. T., & Kiehl, J. T. (2014). Acid rain and ozone depletion from pulsed Siberian Traps magmatism. Geology, 42(1), 67-70.

Impresión 3D nueva tecnología para los fósiles

La impresión 3D (en tercera dimensión) es la tecnología que nos permite crear objetos en tres dimensiones a partir de la añadidura de capa tras capa de polímero, papel, yeso e incluso materiales orgánicos como papel y comestibles. Con esta tecnología se pone a disposición un nuevo método de producción que es más eficiente y económico que los métodos tradicionales. Sus aplicaciones para la ingeniería y la industria son innumerables e incluso dentro de la ciencia encuentra aplicaciones sin par pero ¿y en paleontología?

Corazón humano impreso en 3D y coloreado para su uso médico. Impreso en la Universidad Descartes, París, Francia. Fotografía de Amelie-Benoist.

La película Parque Jurásico 3 se adelantaba en el tiempo y nos presentaba una inexistente "cámara de resonancia de un velociraptor" creada a partir de un modelo 3D generado con tomografía axial computarizada de un cráneo fósil. Si bien estas estructuras no existen y la tecnología tampoco parecía apoyar la idea allá por el 2001, los científicos nos han brindado algo que pareciera escapar a aquella cinta: el primer modelo impreso en tercera dimensión de un fósil.

Cámara de resonancia de un raptor de Parque Jurásico III, impresa mediante tecnología de impresión 3D. © Universal Studios. Imagen tomada de Yourprops.com

El hallazgo se publicó en la revista Radiology (Radiología) y nos presenta una vértebra impresa en 3D de un Plateosaurus, un dinosaurio "cuello largo" primitivo que vivió durante el Triásico, hace unos 214 a 204 millones de años. La vértebra que se imprimió a partir de tomografías axiales computarizadas estaba originalmente sin preparar, lo que significa que aún estaba en la roca madre y sin identidad. Con el modelo se supo la identidad del hueso y ahora se sabe que se encuentra en un estado frágil de conservación, por lo que los curadores del museo donde se depositará la pieza tendrán las herramientas para saber cómo preparar dicho resto.

Modelo 3D de la vértebra de Plateosaurus presentada en el artículo de investigación referido. Imagen propiedad de la Sociedad Radiológica de Norteamérica.

Este avance supone la apertura a nuevos métodos de investigación paleontológica y suponen que pronto habrán bases de datos con modelos de los fósiles disponibles para quién los desee imprimir, aunque claro, tendrá que tener su impresora 3D.

FUENTE PRINCIPAL:

Schilling, R., Jastram, B., Wings, O., Schwarz-Wings, D., & Issever, A. S. (2013). Reviving the Dinosaur: Virtual Reconstruction and Three-dimensional Printing of a Dinosaur Vertebra. Radiology.

Top 10: Lo mejor del 2013

El 2013 estuvo lleno de grandes descubrimientos científicos y dentro de el amplio espectro de la ciencia está la que más interés genera en este blog, la paleontología. Antes de proceder a mencionar nuestra lista, quisiera aclarar algunos aspectos interesantes. Primero que nada, no estoy diciendo que estos sean los mejores descubrimientos, pues "mejor" es un término subjetivo, tampoco estoy diciendo que el orden de esta lista es la única permutación posible, cada quién puede reordenar esta lista o tirarla por la borda habiendo encontrado estos descubrimientos aburridos y prefiriendo el descubrimiento de una nueva especie que ni siquiera hizo su lugar en esta lista. Sin embargo, este listado no surgió de la nada, ni de opinión de una sola persona, para llevarlo a cabo se sometió a votación cada uno de los temas en un grupo lleno de aficionados y profesionales de la paleontología. También cabe aclarar que todos estos hallazgos se publicaron en revistas científicas arbitradas, lo que hace que no todos los "grandes" descubrimientos hechos en 2013 lograran llegar aquí, pues algunos se publicarán en cierto tiempo debido a las normas de publicación científica, que involucran revisión del trabajo por colegas especializados. Esto también hace que algunos de los descubrimientos de 2013 sean en realidad labor de investigación que tomó lugar en años posteriores, pero que hasta ahora se dieron a conocer. Así que sin más, pasemos a primera entrada del año 2014 en este blog.

NÚMERO 10

Neandertales y la vida después de la muerte

Publicado en: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Actas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos de América.

Cualquier descubrimiento sobre evolución humana es digno de merecer un puesto en nuestra lista, pues evoca en nosotros la forzosa necesidad de pensar ¿quiénes somos? Sabemos que en el pasado existieron muchas especies de homínidos que caminaban erguidos y que tenían gran parecido con nosotros, esto porque algunos de ellos eran nuestros ancestros y otros eran nuestros primos más cercanos, a ellos los denominamos homíninos y de entre ellos destaca el género Homo, pues el al que pertenecemos y además fue el último de una colección de géneros antropomórficos.

Esquema representativo de la evolución humana de autor desconocido. Las barras representan el tiempo geológico de presencia de las especies. Las barras azules representan al género Homo. Nota: faltan algunas especies en el esquema.

Una de las características más notorias de nuestra especie (Homo sapiens) es que tenemos la costumbre de enterrar a nuestros muertos. Esta costumbre varía un poco en la actualidad, pero básicamente todos nos hacemos cargo de nuestros difuntos de una forma ritual que implica la inherente posesión de pensamiento simbólico y en la mayoría de los casos, en la vida después de la muerte. Exista o no la "otra vida", nuestra especie parece estar programada genéticamente para pensar en que existe un después, por ello no dejamos a nuestros muertos podrirse bajo el sol y les damos un tratamiento ritual funerario.

Las personas del Tíbet practican un rito funerario llamado jhator o entierro celestial, que consiste en exponer los cadáveres humanos a los elementos y a las aves de presa. Esta práctica es una de las pocas excepciones al tradicional entierro humano.

Durante mucho tiempo se pensó que el enterrar a los muertos era exclusivo de nuestra especie y que era ese pensamiento simbólico lo que nos hacía únicos. En 2013 se demostró de forma bastante clara que no somos los únicos en llevar a cabo rituales funerarios. Tras 12 años de arduo trabajo de campo en "La Chapelle-aux-Saints" (la capilla de los santos), un sitio famoso por contener restos de nuestros primos más cercanos los Neandertales (Homo neanderthalensis), se demostró que ellos también enterraban a sus muertos y que lo hicieron al menos 20,000 años de entrar en contacto con nuestra especie, por lo que este comportamiento es propio de ellos.

El famoso primer espécimen de la Capilla de los Santos en Francia, representa a un Neandertal adulto.

La información apunta a que los neandertales excavaron por debajo del sedimento y un poco en la roca madre de la cueva para crear una tumba poco profunda en la cuál enterraron a sus muertos (un total de dos adultos y dos jóvenes). El análisis detallado reveló que esta oquedad antropogénica es previa al depósito de los sedimentos Quina Mousterian y a los depósitos glaciares que alteraron un poco la cueva.

Excavación de 1909 (izquierda) y de 2011 en la Capilla de los Santos. Las líneas blancas al fondo de la cueva representan el nivel del techo de la cueva. Tomado de Rendu et al. (2013 material suplementario).

Desde ahora debemos pensar en que nuestros primos eran social y culturalmente más complejos de lo que habíamos pensado y que eran en todo el sentido de la palabra, humanos.

Referencia bibliográfica: Rendu, W., Beauval, C., Crevecoeur, I., Bayle, P., Balzeau, A., Bismuth, T., ... y Maureille, B. (2013). Evidence supporting an intentional Neandertal burial at La Chapelle-aux-Saints. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201316780.

NÚMERO 9

T. rex cazador

Publicado en: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Actas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos de América.

Es el más estudiado y más popular de todos los dinosaurios, cuyo nombre es el único que 'suena una campana' en grandes y chicos, se trata de Tyrannosaurus rex, el rey lagarto tirano. Sus restos se comenzaron a descubrir desde 1874, pero no fue hasta que en 1902 se descubriera un esqueleto parcial en Hell Creek (la cantera del infierno) en Montana, Estados Unidos que se hiciera realmente importante.

Espécimen reconstruido Tyrannosaurus rex (CM 9380) usado originalmente por Osborn para describir a la especie en 1905.

Fue descrito por el presidente del Museo Americano de Historia Natural, el paleontólogo Henry Fairfield Osborn en 1905 y desde entonces siempre se pensó en Tyrannosaurus como un depredador, un asesino prehistórico sin par. Eso cambió cuando en 1917 el paleontólogo canadiense Lawrence Morris Lambe sugirió que el rey pudo haber sido un carroñero en lugar del majestuoso cazador de los sueños de todos. Su propuesta no fue respaldada por muchos, hasta que en 1993 el paleontólogo John R. “Jack” Horner revivió el debate sobre si T. rex era o no un cazador.

Lambe y Horner, las figuras más importantes en la hipótesis del T. rex carroñero.

A pesar de que no existen artículos científicos publicados por Horner u otros donde se sostenga la idea del rey carroñero, el debate se centró en los medios y en las charlas que él y otros paleontólogos impartían. Con el tiempo, las dudas de Horner llamaron la atención de muchos y se comenzó a publicar información con evidencia indirecta sobre los hábitos de caza de Tyrannosaurus que incluían la biomecánica del rey comparada con sus presas potenciales, una mordida sanada en un cuerno de Triceratops y un fragmento de cola arrancada de un pico de pato por un gigantesco carnívoro desconocido.

Edmontosaurus regalis con un mordisco que sanó. El culpable sigue suelto, pues no se pudo corroborar sin lugar a dudas que Tyrannosaurus era el culpable.

Aunque la evidencia era circunstancial, apuntaba directamente al rey como el perpetrador de dichos "crímenes". En 2013 la duda sobre los hábitos de caza de T. rex ha sido resuelta, favoreciendo profundamente la hipótesis del cazador. Esta vez se descubrió evidencia directa en una cola mordida de un pico de pato, un Edmontosaurus. Este animal presentaba un trauma severo en dos vértebras de la parte media de la cola donde ambas se habían fusionado producto de la osificación al rededor de un cuerpo extraño, el cuerpo fue examinado y resultó ser la parte superior del diente de un T. rex adulto.

El paleontólogo Robert DePalma señala el lugar donde permanece el diente de Tyrannosaurus en las vértebras del dinosaurio pico de pato.

Esto demuestra sin lugar a dudas que Tyrannosaurus cazaba y no vivía como un buitre todo el tiempo.

Referencia bibliográfica: DePalma, R. A., Burnham, D. A., Martin, L. D., Rothschild, B. M., y Larson, P. L. (2013). Physical evidence of predatory behavior in Tyrannosaurus rex. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(31), 12560-12564.

NÚMERO 8

Fue el clima y no el hombre

Publicado en: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Actas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos de América.

Uno de los temas más recurrentes e importantes en paleontología es la extinción. De todas las especies que alguna vez han existido, más del 99% se encuentran extintas. Este fenómeno se produce de forma tajante cortando un linaje evolutivo (extinción total) o cuando unas especies se transforman en otras (pseudoextinción). También podemos distinguir las extinciones si se producen de forma irregular en distintas especies o si se producen en un lapso de tiempo corto e incluyen a un gran número de especies (extinciones masivas).

Extinciones masivas reveladas por la extinción de géneros marinos. Tomado de Wikipedia.org

En la historia de la vida en la tierra han ocurrido varias extinciones masivas. La más reciente es la del Pleistoceno/Holoceno en la cual la mayor parte de la megafauna del planeta fue eliminada. Algunos científicos no reconocen a este evento como uno de extinción masiva por el número relativamente bajo de especies que se perdieron sin embargo, es quizá la más importante de todas, puesto que es la más próxima en el tiempo geológico a nosotros y porque le dio forma a la fauna de la actualidad. Las hipótesis del porqué desaparecieron los grandes animales varían, pero dos son las que se presentan como las más populares. La primera involucra cambios climáticos que afectaron severamente la flora y por tanto a la fauna, mientras que la segunda apunta al ser humano como el responsable directo de la desaparición de la megafauna.

Megafauna del continente Australiano. Ilustración del artista Peter Trusler.

Un nuevo estudio llevado a cabo en la región biogeográfica de Sahul (Australia e islas aledañas) demuestra que en realidad, la megafauna ya se encontraba en proceso de desaparición desde hace al menos 400,000 años y que para cuando el hombre arribó (hace 50,000 a 45,000 años) el ecosistema estaba ya dañado al punto de la extinción de las últimas formas de megafauna. El estudio muestra además que la parte del clima responsable fue la aridificación y descenso de las temperaturas.

Relación entre la megafauna de Sahul y el clima. La barra gris representa el arribo de los humanos al continente. Las barras verdes representan las especies que se extinguieron previo al arribo del hombre, mientras que las azules representan especies extintas cuando el hombre ya se encontraba en el continente. La línea punteada negra representa estabilidad climática, la azul representa el período glacial y la roja el incremento en la aridez. Modificado de Wroe et al. (2013).

Con esta nueva información ya no podemos culpar al hombre de la extinción de la megafauna de Sahul, ahora queda esperar a que estudios similares se lleven a cabo en otras partes del mundo para corroborar o refutar al clima como el responsable.

Referencia bibliográfica: Wroe, S., Field, J. H., Archer, M., Grayson, D. K., Price, G. J., Louys, J., ... y Mooney, S. D. (2013). Climate change frames debate over the extinction of megafauna in Sahul (Pleistocene Australia-New Guinea). Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(22), 8777-8781.

NÚMERO 7

Floración temprana

Publicado en: Frontiers in Plant Science (Fronteras en Ciencia de Plantas).

Las plantas terrestres (Embryophyta) son los organismos fotosintéticos más importantes, pues además de producir oxígeno, alteran el micro y macroclima, permitiendo el establecimiento de ecosistemas sin los cuales los animales terrestres probablemente no existiríamos. Sus orígenes se remontan al Cámbrico (ca. 510 Ma) y las primeras formas completamente terrestres (Tracheophyta) o vasculares, aparecieron en abundancia durante el Devónico temprano, hace unos 410 millones de años.

Reconstrucción de Aglaophyton major. Escultura realizada por Stephen Caine.

Tradicionalmente las podemos dividir en dos grupos, las plantas sin semillas y plantas con semillas (Spermatophyta). Las plantas sin semillas incluyen a los helechos y afines, mientras que las plantas con semilla se dividen en dos grupos importantes, las que poseen semillas desnudas (Gimnospermae) y las que producen semillas recubiertas por estructuras sexuales o las comúnmente llamadas 'plantas con flores' (Magnoliophyta).

Izquierda, cono de la gimnosperma Encephalartos sclavoi. Derecha, flores de la angiosperma Cirsium arvense. Tomado de Wikipedia.org

Los ecosistemas de la actualidad se encuentran dominados principalmente por plantas con flores y casi todas las plantas que usamos los humanos (especialmente para comer) son angiospermas. Sabemos por la evidencia fósil que las plantas con flores más antiguas conocidas datan del Cretácico temprano de China (ca. 125 Ma). Sin embargo, los estimados de reloj molecular apuntan a que deben de existir plantas con flores tan antiguas como durante el Triásico tardío o Jurásico temprano (según el modelo evolutivo que se considere).

Archaefructus liaoningensis del Cretácico temprano de China es la angiosperma más antigua conocida.

Un estudio de en 2013 nos dio la sorpresa de reportar por primera vez polen del Triásico medio (ca. 244.6 Ma) que se asemeja muchísimo al de las angiospermas. Los granos de polen son el gameto masculino de una planta con semilla y son de gran importancia para identificar grupos botánicos en el registro fósil. Sin embargo, los autores del estudio sugieren (con precaución) que los granos encontrados en sedimentos de Suiza pueden representar un grupo troncal de plantas con flores. Es decir, que son angiospermas o algún grado de angiospermas, pero que no tienen parientes vivos modernos. Como fuere, este polen llena un hueco en el registro fósil de las angiospermas de ¡más 100 millones de años!

Tipos de polen del Triásico medio de Suiza. De arriba a abajo y de izquierda a derecha, tipos I, II, III, IV, V Y VI. Barras de escala a 10 µm. Modificado de Hochuli y Feist-Burkhardt (2013).

Aunque es difícil afirmar o refutar la idea de que sean o no angiospermas, lo importante es que estos granos tienen la morfología esperada en una angiosperma o protoangiosperma antigua y abren la puerta a buscar en busca de estas elusivas plantas en el registro fósil.

Referencia bibliográfica: Hochuli, P. A., y Feist-Burkhardt, S. (2013). Angiosperm-like pollen and Afropollis from the Middle Triassic (Anisian) of the Germanic Basin (Northern Switzerland). Frontiers in plant science, 4.

NÚMERO 6

Los ecosistemas más antiguos de la tierra

Publicado en: Astrobiology (Astrobiología).

El origen de la vida en la tierra es un problema científico no resuelto, pues aún no sabemos todos y cada uno de los pasos que tomó la materia inorgánica hasta convertirse en un sistema capaz de autoreplicarse y heredar infomación. En realidad sólo nos faltan unos cuantos pasos para tener todo el esquema completo y demostrado. Cabe destacar que el origen de la vida NO es un problema que aborde la teoría de la Evolución biológica, pero es uno al que la paleontología y la geoquímica pueden echar una mano.

Protocélula en evolución. Imagen de Henning Dalhoff.

A este respecto, la evidencia más antigua de sistemas orgánicos procede del campo de la geoquímica isotópica, ésta consiste en rocas de hace 3,850 millones de años con una abundancia inusual del isótopo más ligero y abundante del carbono, el carbono-12. El problema de esta evidencia es que no sabemos con seguridad si se trata de organismos que ya heredaban información genética o no, por lo que podrían ser organismos o proto-organismos vivientes. Por otra parte, tenemos microfósiles australianos de hace 3,500 millones de años que son objeto de un acalorado debate, por lo que algunos ni siquiera los consideran formaciones orgánicas.

Evidencias más antiguas de vida en la tierra. Izquieda, valores isotópicos de Carbono-12 en tres sitios de Groenlandia, modificado de Mojzsis et al. (1996). Derecha, presuntos microfósiles de bacterias de Australia, tomado de Schopf (1993).

Los fósiles del Arcáico (eón en el que surgió la vida) se componen principalmente de estromatolitos y tapetes microbianos. Estas formaciones aún existen hoy y se componen de organismos unicelulares como bacterias y en menor grado arqueas. Su organización está dada por capas donde las diferentes especies llevan a cabo funciones distintas (las de la parte superior por ejemplo son generalmente fotosintéticas y las de abajo precipitan minerales y reducen el hierro). 

Izquierda, sección de tapete microbiano moderno, fotografía de Kenneth Todar. Derecha, estromatolitos modernos en Exumas, Bahamas, fotografía de Vincent Poirier.

Una publicación de 2013 nos sorprendió al revelar los ecosistemas más antiguos conocidos de la tierra. Se trata de tapetes microbianos encontrados en la Formación geológica Dresser, en el oeste de Australia. Estas estructuras tienen una asombrosa antigüedad de ca. 3,480 millones de años, lo que hace de estos fósiles los representantes más viejos de un ecosistema en la tierra. Este trabajo extiende el rango del registro fósil de las estructuras sedimentarias inducidas por microorganismos en al menos ¡300 millones de años!

Ejemplos de algunas de las estructuras sedimentarias inducidas por microorganismos encontradas en Australia. Modificado de Noffke et al. (2013).

Por ahora, estos fósiles se mantienen además como la evidencia incontrovertible más antigua de vida en el planeta.

Referencia bibliográfica: Noffke, N., Christian, D., Wacey, D., y Hazen, R. M. (2013). Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in the ca. 3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia. Astrobiology. 13(12): 1103-1124.

NÚMERO 5

Cresta de gallo

Publicado en: Current Biology (Biología Actual).

Los organismos fósiles nunca nos ofrecen un panorama completo de cómo fueron y sólo en raras ocasiones nos revelan más de lo que comúnmente podemos obtener con fósiles más ordinarios. Uno de los grandes problemas en paleontología es el desconocimiento de las partes blandas, esto podrá parecer poca cosa, pero no lo es. En realidad los tejidos suaves son de gran importancia porque en ellos yace la inmensa mayoría de la anatomía de un vertebrado, recordemos que el esqueleto es una especie de armazón en el que se monta el resto del organismo. Imaginemos lo mal que reconstruiríamos a los mamíferos si no conociéramos las estructuras blandas que poseen.

Izquierda, mala reconstrucción de un tapir (derecha), basada en la anatomía de un reptil y en el caso hipotético que no conociéramos a los mamíferos. Ilustración de Roberto Díaz Sibaja.

Con los dinosaurios sucede que en la mayoría de los casos tenemos sólo el esqueleto (o partes de éste) para tratar de reconstruir a estas impresionantes criaturas. De cuando en cuando nos sorprenden las "momias" o las impresiones de algunos que se conservan de forma exquisita en lagos y nos dejan ver las plumas que tenían, e incluso más sorprendente es que de sólo un puñado muy reducido podamos saber el color que lucieron en vida.

Fósil y reconstrucción de Anchiornis huxleyi con el color que lució en vida. Ilustración de Michael DiGiorgio.

Todo nuevo dinosaurio con evidencia de tejidos blandos es una excelente noticia, pues nos permite saber con mayor certeza cómo lucieron en vida y esta vez la sorpresa fue totalmente deslumbrante. Se reportó el hallazgo de una "momia" de Edmontosaurus regalis hallado en la Formación geológica Wapiti, localizada en Alberta, Canadá. El fósil (UALVP 53722) consiste en parte de la nuca, del cuello y la espalda de un adulto que fue arrastrado a un río una vez que presentó rigor mortis. Aunque el fósil no está completo, la parte conservada es excepcional, pues muestra evidencias de una cresta carnosa en lo alto de la parte trasera de la cabeza, análoga a la cresta que presentan los gallos.

Arriba, diagrama con fósil de Edmontosaurus regalis. Simbología: c. cresta, f-sq huesos del cráneo (f. frontal, po. postorbital, q. cuadrado, sq. escamoso), cv. vértebras cervicales y dv. vértebras dorsales. Abajo, reconstrucción en vida por Julius T. Csotonyi. Note los parches de escamas gruesas en el cuello tanto en la reconstrucción como en el fósil arriba. Modificado de Bell et al. (2013).

El fósil data de hace ca. 72.5 millones de años y sugiere que los hadrosáuridos sin crestas óseas la reemplazaron con crestas carnosas, posiblemente usadas con propósitos de reconocimiento individual y selección sexual. Esto abre el campo para futuros descubrimientos similares.

Referencia bibliográfica: Bell, P. R., Fanti, F., Currie, P. J., y Arbour, V. M. (2013). A Mummified Duck-Billed Dinosaur with a Soft-Tissue Cock’s Comb. Current Biology. 1-6.

NÚMERO 4

Causas del "big bang" animal

Publicado en: Science (Ciencia).

Contrario al evento que dio origen a nuestro universo, el big bang animal es una metáfora que hace referencia a un evento conocido como explosión cámbrica, este fenómeno es la súbita aparición de los animales en el registro fósil del Cámbrico, el primer período de la era Paleozoica y del Eón Fanerozoico. Este evento es un parteaguas evolutivo, pues supone el fin de los ecosistemas dominados por microorganismos y organismos poco o nada móviles y de planes corporales simples como los que encontramos en las biotas del Ediacárico (el período previo al Cámbrico).

Ecosistema del Ediacárico (izquierda) contra uno Cámbrico (derecha). Ilustraciones de John Sibbick.

La explosión cámbrica es uno de los misterios más discutidos en paleontología animal, tal es el caso que incluso Darwin le dedicó unas líneas al problema en su libro "El Origen de las Especies". Y aunque desde el tiempo del buen Charles hemos avanzado mucho en el entendimiento del evento Cámbrico, hasta el año pasado seguíamos sin tener una idea clara de cómo había pasado si bien, sabíamos a qué ritmo había pasado. Cabe aclarar además que la explosión cámbrica tomó lugar durante aproximadamente 27 millones de años (de hace 541 a 515 Ma), por lo que no sucedió de la noche a la mañana.

Evolución de linajes artropodianos durante el Cámbrico. Durante el Cámbrico y en tan sólo unos millones de años, las tasas de evolución morfológica y molecular fueron 4 y 5.5 veces (respectivamente) más rápidas que el ritmo de cambio actual. Modificado de Lee et al. (2013).

Para explicar el fenómeno, distintos grupos de trabajo propusieron hipótesis individuales que abarcaban cambios en el sistema geográfico de la tierra, cambios en la biología y ecología de los organismos y las comunidades así como cambios en la composición química del océano. El gran problema es que estas hipótesis eran tratadas de forma individual, como si lo demás no hubiera sucedido o sin crear ligas entre eventos relacionados.

Aumento en el nivel del mar durante el Cámbrico, una de las hipótesis individualistas para explicar la explosión cámbrica. Arriba Cámbrico temprano, hace 540 Ma. Abajo, Cámbrico tardío, hace 500 Ma. Mapas de Ron Blakey.

El trabajo más reciente que trata el tema es un trabajo raro en su tipo, pues no es sobre ciencia experimental o ciencia descriptiva, es sobre la unificación coherente de todas estas hipótesis individuales a partir del reconocimiento de los hechos probados y su relación con otros hechos. Esta unificación da como resultado la primer teoría capaz de explicar de forma holística y multidisciplinaria la explosión cámbrica como un fenómeno multifactorial.

Modelo de Smith y Harper (2013) que explica las causas de la explosión Cámbrica.

Esta teoría nos acerca más a entender el origen de casi todos los planes corporales animales, entre los que se encuentra el nuestro y resuelve lo que otrora fuera considerado imposible de resolver en décadas.

Referencia bibliográfica: Smith, M. P., & Harper, D. A. (2013). Causes of the Cambrian Explosion. Science., 341(6152), 1355-1356.

NÚMERO 3

Recuperación de los genomas más antiguos

Publicado en: Nature (Naturaleza) y en Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Actas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos de América.

Un genoma es la secuencia completa del ADN contenido en orgánulos como la mitocondria y el cloroplasto o bien, la totalidad de la información genética nuclear de un eucarionte o la totalidad de la información genética del "cromosoma" bacteriano o arqueano. Hace tan sólo 20 años no se esperaba poder tener secuencias completas del genoma de alguna criatura compleja y sin embargo, con el advenimiento de protocolos de extracción y herramientas de secuenciación tan poderosos como de los que disponemos, tenemos secuenciado el genoma de diversas criaturas, incluido el ser humano.

Algunos animales cuyos genomas han sido secuenciados. De izquierda a derecha, Homo sapiens, Protopterus aethiopicus, Mus musculus, Tetraodon nigroviridis y Drosophila melanogaster. 

En el caso de los genomas antiguos, la creencia común entre los biólogos que no nos dedicamos a llevar a cabo extracción y análisis de ADN milenario es que es imposible obtener algo con más de 10,000 años de antigüedad y aunque han existido casos de extracción de ADN más antiguos que la fecha antes mencionada, la alegatas comunes rondan el típico "es que son sólo fragmentos" y el clásico "están conservados en hielo y por eso si se puede". Por lo tanto era necesario extraer y secuenciar algún genoma antiguo que no estuviera sepultado bajo el permafrost (suelo congelado desde las últimas glaciaciones).

Fósiles en permafrost.

En 2013 se rompieron récords, por un lado se obtuvo un genoma mitocondrial completo de oso de las cavernas antiguo (Ursus deningeri), procedente del yacimiento español de Sima de los Huesos en la Sierra de Atapuerca. Además del oso, en el mismo yacimiento se obtuvo una secuencia casi completa de un homínino del género Homo cuya morfología es intermedia entre Homo heidelbergensis y Homo neanderthalensis, pero cuyo análisis demostró que en realidad es más cercano a la misteriosa especie de humanos de Denisova, Rusia. Ambos genomas datan de hace unos 300,000 años, lo que los ubicó por breves momentos como los genomas más antiguos jamás secuenciados y los más antiguos que no fueron preservados en los hielos del permafrost.

Árboles filogenéticos construídos con el ADN extraído de los restos de Sima de los Huesos. Izquierda, filogenia de Ursus deningeri, demostrando ser el grupo hermano al ancestro de Ursus spelaeus + Ursus ingressus. Derecha, filogenia del Homo de Sima de los Huesos donde se aprecia que es el grupo hermano de los misteriosos denisovanos (azul celeste), este grupo a su vez es hermano de los neandertales (verde) + humanos modernos (azul rey para africanos y amarillo para el resto). Modificado de Dabney et al. (2013) y Meyer et al. (2013).

Acompañando al oso y al misterioso humano se encuentra la secuenciación de un material aún más antiguo, fechado entre 560,000 y 780,000 años antes del presente, con una edad media de 700,000 años. Se trata del genoma de un caballo (Equus sp.) del Pleistoceno medio inferior, que fuera extraído de un hueso conservado en permafrost del ártico de Canadá. El estudio reveló que el linaje de Equus que dió origen a todas las especies modernas de caballos, cebras, asnos, burros y onagros se originó entre hace 4 y 4.5 millones de años, que es más del doble de la edad aceptada para el origen de dicho linaje. Además el estudio demostró que Equus ferus przewalskii (el caballo salvaje de Asia) se separó del linaje del caballo doméstico (E. f. caballus) entre hace 38,000 y 72,000 años y desde entonces no ha tenido cruce con él.

Filogenia de caballos. En azul especies del Pleistoceno, Thistle Creek representa al caballo de hace 700,000 años. La línea verde representa al caballo salvaje de Asia y la roja al caballo doméstico. Tomado de Orlando et al. (2013).

Estos trabajos demuestran que el estudio de los genomas antiguos puede ir más allá de lo que se pensaba y aún así brindarnos información valiosa.

Referencias bibliográficas:

Dabney, J., Knapp, M., Glocke, I., Gansauge, M. T., Weihmann, A., Nickel, B., ... y Meyer, M. (2013). Complete mitochondrial genome sequence of a Middle Pleistocene cave bear reconstructed from ultrashort DNA fragments. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(39), 15758-15763.

Meyer, M., Fu, Q., Aximu-Petri, A., Glocke, I., Nickel, B., Arsuaga, J. L., ... y Pääbo, S. (2013). A mitochondrial genome sequence of a hominin from Sima de los Huesos. Nature.

Orlando, L., Ginolhac, A., Zhang, G., Froese, D., Albrechtsen, A., Stiller, M., ... & Jensen, L. J. (2013). Recalibrating Equus evolution using the genome sequence of an early Middle Pleistocene horse. Nature.

NÚMERO 2

Los pelos no hacen al mamífero

Publicado en: Nature (Naturaleza).

Una de las características más notables de los mamíferos modernos es la posesión pelo. Aún los mamíferos que nos parecen "calvos" poseen pelo ya sea en alguna etapa de su desarrollo o en sitios específicos de su cuerpo. Por ejemplo, los cetáceos (delfines, ballenas y parientes) tienen pelos cuando son embriones y algunos los retienen como vibrisas (los así llamados bigotes) cuando adultos por otro lado, los elefantes y rinocerontes que generalmente consideramos mamíferos sin pelo en realidad tienen pestañas (una forma de pelo) y una cola peluda, además tienen especies que no han tenido la necesidad de perder el pelo corporal por completo como el elefante asiático (Elephas maximus) o el rinoceronte de Sumatra (Dicerorhinus sumatrensis) o han tenido especies lanudas como Mammuthus primigenius o Coelodonta antiquitatis.

Ejemplos de mamíferos que consideramos "pelones". Arriba izquierda, vibrisas de la ballena yubarta (Megaptera novaeangliae). Arriba derecha, pelos de adulto de elefante (Elephas maximus). Abajo izquierda, rinoceronte de Sumatra (Dicerorhinus sumatrensis). Abajo derecha, reconstrucción de un rinoceronte y mamut lanudos (Coelodonta antiquitatis y Mammuthus primigenius respectivamente).

Los mamíferos son descendientes de unos 'reptiles' llamados sinápsidos que muestran una evolución no lineal hacia lo que consideraríamos un mamífero hoy en día,  sino que evolucionaron las características típicas de los mamíferos en un mosaico. Estas características incluyen la heterodoncia (diferencias entre los dientes), el oído medio formado de tres huesecillos (surgido al menos en dos ocasiones) o la especialización de las vértebras lumbares sin costillas.

A veces los paleoartistas como Mike Keesey infieren pelaje en los sinápsidos y aunque no existen evidencias de que hayan tenido pelo, no es del todo descabellado.

Ninguna otra criatura tiene pelo como el de los mamíferos, pues este evolucionó exclusivamente en su linaje una única vez, la cuestión es cuándo es decir ¿esto ocurrió antes o después de que evolucionara el grupo denominado Mammalia que comprende monotremas, marsupiales y placentarios? Un descubrimiento del 2013 nos apunta a que en realidad el pelaje corporal surgió antes que los mamíferos, en unas criaturas denominadas Mammaliformes (con forma de mamífero).

Origen del pelo (punto rojo) en el linaje de los Mammaliformes según la nueva evidencia. Los organismos con evidencia directa de pelaje están resaltados a color. Australosphenida representa el linaje de los actuales monotremas como el ornitorrinco. Cladotheria representa el linaje de los actuales marsupiales + placentarios. La mayoría de las ilustraciones son de Kawasaki Satoshi. Cladograma de Wikipedia.org

El abanderado del descubrimiento es un pequeño llamado Megaconus mammaliaformis que fue encontrado en sedimentos de la Formación geológica Tiaojishan de Mongolia interior, China. La localidad data del Jurásico medio (entre hace 165 y 164 Ma) y contiene restos de otros mammaliformes populares como Castorocauda (un animal similar a un castor) y Volaticotherium (una especie planeadora) así como un par de mamíferos, Pseudotribos (similar a una musaraña) y Juramaia (el placentario más antiguo conocido). Megaconus exhibe características convergentes con mamíferos vegetarianos muy posteriores como dientes hipsodontos (de coronas altas) y cúspides alineadas longitudinalmente como en un elefante.

Izquierda, reconstrucción en vida y esquelética de Megaconus mammaliaformis, ilustraciones de April Isch. Derecha, holotipo de Megaconus.

El que Megaconus posea un pelaje desarrollado apunta a que el pelo en realidad evolucionó antes que los mamíferos y por lo tanto no es una característica nueva del grupo, sino una ancestral.

Referencia bibliográfica: Zhou, C. F., Wu, S., Martin, T., y Luo, Z. X. (2013). A Jurassic mammaliaform and the earliest mammalian evolutionary adaptations. Nature, 500(7461), 163-167.

MENCIONES HONORÍFICAS

Nuevos carnívoros gigantes 

Publicado por: Public Library of Science (PLOS) ONE (Biblioteca pública de ciencia UNO) y Nature (Naturaleza).

Ambos son dinosaurios carnívoros gigantes de Norteamérica. El primero fue nombrado Lythronax argestes ("Rey sanguinario del sureste"), se trata de un pariente cercano de Tyrannosaurus que sucede que es el tiranosaurino más antiguo descubierto a la fecha y data del Cretácico tardío Campaniano (ca. 80 Ma), este nuevo dinosaurio antecede en 3 Ma a cualquier otro miembro de la familia Tyrannosauridae y curiosamente sugiere que la morfología primitiva de la familia es aquella que presenta T. rex, hocicos cortos y cabezas gruesas en vez de los hocicos largos y cabezas estrechas como los de Gorgosaurus, el miembro más antiguo de la familia. El segundo carnívoro fue nombrado Siats meekerorum ("Monstruo come hombres de Meeker"), se trata de el último dinosaurio carnívoro gigante del grupo Allosauroidea de Norteamérica, antes de el cambio de turno hacia ecosistemas dominados por gigantescos tiranosáuridos. Vivió durante el Cretácico tardío Cenomaniano (ca. 98.5 Ma). Este reptil expande el rango temporal de estos antiguos depredadores en este subcontinente en al menos 8 Ma y se posiciona como el tercer depredador más grande de Norteamérica con 4 toneladas de peso, siendo superado sólo por su primo más antiguo Acrocanthosaurus con 6.2 toneladas y por el rey de los dinosaurios, Tyrannosaurus rex con 6.8 toneladas.

Reconstrucciones de Lythronax argestes y Siats meekerorum por Andrey Atuchin y Julio Lacerda respectivamente. (Clic en los nombres para ver un tema más extenso para cada uno).

Referencias bibliográficas:

Loewen, M. A., Irmis, R. B., Sertich, J. J., Currie, P. J., y Sampson, S. D. (2013). Tyrant Dinosaur Evolution Tracks the Rise and Fall of Late Cretaceous Oceans. PloS one, 8(11), e79420.

Zanno, L. E., & Makovicky, P. J. (2013). Neovenatorid theropods are apex predators in the Late Cretaceous of North America. Nature communications, 4 (2827): 1-9.

Pequeños y problemáticos

Publicado por: Precambrian Research (Investigaciones Precámbricas).

Se describieron unos pequeños fósiles en forma de urna de entre 0.3 y 1.8 mm de longitud de la Formación geológica Hekpoort, Sudáfrica, con una antigüedad de 2,200 millones de años. Los restos presentan dos problemas mayúsculos, el primero es que se registraron en sedimentos que corresponden a un suelo antiguo, por lo que anteceden a cualquier planta terrestre en al menos ¡1,755 millones de años! También anteceden a toda forma de vida pluricelular macroscópica en más de ¡1,557 millones de años! hasta la llegada de las primeras esponjas. Pero eso no es todo, también representan a los organismos más complejos de la tierra en su momento, pues según el registro fósil y el reloj molecular, anteceden al grupo corona de eucariontes (el grupo que contiene el último ancestro común entre humanos y amebas) en ¡500 millones de años! Sin duda son todo un misterio, pues aún no han sido asignados a ningún grupo viviente o extinto.

Reconstrucción del holotipo de Diskagma buttonii. Izquierda, apariencia externa. Derecha, estructura interna. Tomado de Retallack et al. (2013).

Referencia bibliográfica: Retallack, G. J., Krull, E. S., Thackray, G. D., y Parkinson, D. (2013). Problematic urn-shaped fossils from a Paleoproterozoic (2.2 Ga) paleosol in South Africa. Precambrian Research. 235: 71-87.

NÚMERO 1

ADN de dinosaurio

Publicado en: Bone (Hueso).

Los dinosaurios son una de las más grandes historias del éxito de la vida en la tierra, su reinado durante el Mesozoico se extendió por más de 160 millones de años y nos legaron un linaje evolutivo moderno, las aves. Niños y adultos sienten fascinación por estas criaturas, particularmente por aquellas que son grandes y diferentes de todo lo que conocemos hoy. El gusto popular por los dinosaurios nació en la época victoriana, a la par que se descubrían a estos impresionantes reptiles y se mantuvo por más de 150 años sin necesidad de grandes esfuerzos. Cuando en 1993 se estrenó en los cines del mundo la cinta "Parque Jurásico" (una adaptación de la novela homónima de Michael Crichton), la dinomanía volvió con más fuerza que antes.

Publicidad de la película "Parque Jurásico" de 1993.

Al ver la cinta, la gente se preguntaba si la ciencia ficción que traía a los dinosaurios a la vida por medio de la clonación era algo posible. Los científicos de la época seguramente movían la cabeza de lado a lado en negación total, después de todo, el ADN es una molécula frágil que no dura mucho tiempo ¿cierto? Aún en la actualidad, el paradigma central de la ciencia del enterramiento y fosilización (Tafonomía) es que tras millones de años, todo componente orgánico original será eliminado del fósil de un organismo, incluido desde luego el frágil ADN. En 2007 un equipo de investigación de Estados Unidos reportaba el hallazgo de células y tejido original conservado de dinosaurios de hace unos 80 millones de años. El asunto generó tanta controversia que prácticamente se exigían pruebas más sólidas que "simples" fotografías de supuestos tejidos dinosaurianos.

Células y tejido de dinosaurios. A-E espécimen MOR 555 de Tyrannosaurus rex (v). F-K espécimen MOR 699 de Triceratops horridus (w). L-P espécimen MOR 1125 de Tyrannosaurus rex (x). Q-U espécimen MOR 794 de Brachylophosaurus canadensis (y). Modificado de Schweitzer et al. (2007).

En 2013 llegó un artículo que cambia por completo los paradigmas tafonómicos de degradación, decaimiento y fosilización vigentes. En dicho artículo, los investigadores probaron la hipótesis de que las estructuras de 2007 eran en realidad tejidos blandos preservados tras millones de años. Si ese era el caso, entonces las estructuras deberán contener aún algunos componentes originales de las células. Para demostrar o refutar dicha afirmación se dieron a la tarea de desmineralizar los fósiles sometiéndolos a baños de ácido, luego centrifugaron para separar la matriz mineral de los presuntos osteocitos (células de hueso) para después aplicar pruebas de anticuerpos específicos (que se unirían sólo a ciertas proteínas) usando como control negativo el sedimento que contenía a los fósiles (para descartar la posibilidad de contaminación) y además tomando medidas finas de seguridad biológica para evitar la contaminación bacteriana.

Osteocitos desmineralizados de Tyrannosaurus rex (A-C) y Brachylophosaurus canadensis (D-F). Modificado de Schweitzer et al. (2013).

Los resultados van más allá de lo que las simples palabras pueden describir. Se usaron anticuerpos específicos para la detección de las proteínas actina, tubulina y fosfoendopeptidasa (PHEX) de pollo. La actina y tubiluna son proteínas del citoesqueleto de los osteocitos de vertebrados, mientras que la PHEX es una proteína necesaria para la mineralización del hueso (se seleccionó la de pollo porque las aves son el grupo viviente más cercano a los dinosaurios y era virtualmente imposible que los fósiles se contaminaran con huesos de ave) y finalmente se secuenció, la estructura de la histona H4, que es una proteína asociada al ADN de eucariotas y conservada en todos los animales (por lo que no debería estar presente si pensamos en que las presuntas células son en realidad bacterias, pues las bacterias no tienen histonas). En todos los casos se usó un control positivo (células de avestruz) para corroborar tanto la unión de los anticuerpos como el patrón de unión de los mismos.

Ensayos inmunológicos con Tyrannosaurus rex (A-C), Brachylophosaurus canadensis (D-F) y avestruz (G-I). Las partes iluminadas en verde son aquellas que reaccionaron para cada proteína indicada en la parte superior. Modificado de Schweitzer et al. (2013).

Pero los autores fueron aún más allá y decidieron llevar a cabo un ensayo que muchos hubieran tachado de locura, se dispusieron a buscar rastros de ADN. El ensayo consistió en reacciones inmunológicas con anticuerpos específicos para ADN además de dos moléculas que por su estructura química sólo se intercalan en el ADN y en ningún otro sitio más, Yoduro de propidio y 4',6-Diamidino-2-fenilindol diclorhidrato II (DAPI II). Los resultados fueron nuevamente impactantes, pues fueron ¡positivos para ADN!

Respuesta a ensayos de ADN en células aisladas de dinosaurios. A-C células de Tyrannosaurus rex, D-F células de Brachylophosaurus canadensis y G-I células de avestruz. Note que en todos los casos las reacciones son específicas, positivas y sólo en ciertas áreas, indicando presencia de ADN. Modificado de Schweitzer et al. (2013).

Hasta antes de este gran avance científico, se estimaba que la vida media del ADN era de aproximadamente 521 años en un ambiente óptimo y que para cuando hubiesen pasado unos 7 millones de años, todo el ADN se habría desintegrado en sus componentes elementales, las bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina). El ensayo de Schweitzer y colaboradores refuta esta idea, pues de haberse desintegrado en bases, el ADN de dinosaurio no hubiera reaccionado jamás con los agentes intercalantes DAPI II y yoduro de propidio. Pero también arroja nuevas interrogantes como ¿es posible obtener secuencias más o menos completas? y ¿cómo es que se conservaron estas células y moléculas tras millones de años? A esta segunda interrogante, el equipo publicó recientemente que el hierro es el responsable de esta exquisita preservación (ver referencia 3).

Este descubrimiento cambia por completo nuestras ideas sobre la fosilización y sobre lo que es posible encontrar en el registro fósil y por ello se coloca como el avance más importante de este año.

Referencias bibliográficas:
Schweitzer, M. H., Wittmeyer, J. L., y Horner, J. R. (2007). Soft tissue and cellular preservation in vertebrate skeletal elements from the Cretaceous to the present. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 274(1607), 183-197.
Schweitzer, M. H., Zheng, W., Cleland, T. P., y Bern, M. (2013). Molecular analyses of dinosaur osteocytes support the presence of endogenous molecules. Bone. 52: 414-423.
Schweitzer, M. H., Zheng, W., Cleland, T. P., Goodwin, M. B., Boatman, E., Theil, E., ... y Fakra, S. C. (2013). A role for iron and oxygen chemistry in preserving soft tissues, cells and molecules from deep time. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 281(1775), 20132741.

Espero que esta lista haya sido de su agrado. Si lo fue no olvide votar al final del tema, comentar y compartir esta nota. Gracias por su lectura y feliz inicio de año 2014.