Pterosaurios: el vuelo se desarrolló de forma explosiva y temprana

Un grupo de investigación liderado por un biólogo evolutivo de Johns Hopkins Medicine reveló que los pterosaurios, gigantes reptiles que habitaron la Tierra hace aproximadamente 220 millones de años, desarrollaron la capacidad de volar desde el inicio de su historia evolutiva. Este descubrimiento contrasta con los ancestros de las aves modernas, que habrían alcanzado el vuelo de manera más lenta y con cerebros más grandes y complejos.

Los detalles de esta investigación, que utilizó métodos avanzados de imagen para examinar las cavidades cerebrales de fósiles de pterosaurios, fueron publicados el 26 de noviembre en la revista Current Biology. Según Matteo Fabbri, profesor asistente de anatomía funcional y evolución en la Johns Hopkins University School of Medicine, los resultados refuerzan la idea de que los cerebros más grandes observados en las aves y sus ancestros no fueron responsables de permitir que los pterosaurios volaran.

"Nuestro estudio muestra que los pterosaurios evolucionaron el vuelo al principio de su existencia y lo hicieron con un cerebro más pequeño, similar al de los verdaderos dinosaurios no voladores", afirmó Fabbri.

Pterosaurios: depredadores voladores con una estructura cerebral sorprendente

Fabbri describió a los pterosaurios como poderosos depredadores aéreos de la era de los dinosaurios, capaces de alcanzar hasta 227 kilogramos en algunas especies y con una envergadura de hasta 9 metros. Se reconocen como la primera de las tres grandes líneas de vertebrados (junto con aves y murciélagos) que lograron el vuelo motorizado de manera independiente.

Para investigar cómo los pterosaurios adquirieron esta habilidad y si su camino fue diferente al de aves y murciélagos, el equipo examinó la historia evolutiva de estos reptiles. Se enfocaron en los cambios en la forma y tamaño del cerebro a lo largo del tiempo, prestando especial atención al lóbulo óptico, la región involucrada en la visión y vinculada a las capacidades de vuelo.

Escaneos por tomografía computarizada revelan pistas de parientes tempranos

Utilizando imágenes por tomografía computarizada y software especializado que les permitió modelar digitalmente las estructuras del sistema nervioso fosilizado, los investigadores se concentraron en el pariente más cercano conocido de los pterosaurios. Este animal, el lagerpetid, que no podía volar y trepaba árboles, fue identificado por primera vez por científicos en 2016 y vivió durante el período Triásico, entre 242 y 212 millones de años atrás. En 2020, otro equipo confirmó la conexión evolutiva cercana entre los lagerpetidos y los pterosaurios.

"El cerebro del lagerpetid ya mostraba características vinculadas a una visión mejorada, incluyendo un lóbulo óptico agrandado, una adaptación que pudo haber ayudado más tarde a sus parientes pterosaurios a elevarse en el aire", indicó Mario Bronzati, investigador de la Universidad de Tübingen, Alemania.

Fabbri destacó que los pterosaurios también tenían lóbulos ópticos agrandados. Sin embargo, explicó que la forma y tamaño de su cerebro diferían considerablemente de los del lagerpetid.

"Las pocas similitudes sugieren que los pterosaurios voladores, que aparecieron muy pronto después del lagerpetid, probablemente adquirieron el vuelo de manera explosiva desde su origen", afirmó Fabbri. "Esencialmente, los cerebros de los pterosaurios se transformaron rápidamente, adquiriendo todo lo necesario para volar desde el principio".

Comparando el vuelo de pterosaurios y aves

En contraste, se piensa que las aves modernas evolucionaron el vuelo a través de un proceso más gradual. Se cree que heredaron varias características clave, incluyendo la expansión del cerebro, del cerebelo y de los lóbulos ópticos, de sus parientes anteriores antes de adaptar aún más estas regiones para el vuelo, según Fabbri. El apoyo a este modelo gradual proviene de investigaciones de 2024 del laboratorio de Amy Balanoff, profesora asistente de anatomía funcional y evolución en Johns Hopkins Medicine, que destaca la importancia de la expansión del cerebelo en los orígenes del vuelo de las aves. El cerebelo, ubicado en la parte posterior del cerebro, ayuda a regular la coordinación muscular y otras funciones.

"Cualquier información que pueda llenar los vacíos sobre lo que no sabemos acerca de los cerebros de los dinosaurios y las aves es importante para entender el vuelo y la evolución neurosensorial dentro de las líneas de pterosaurios y aves", comentó Balanoff.

Perspectivas de investigación futura

Fabbri afirmó que el progreso futuro dependerá de entender cómo la estructura interna del cerebro, no solo su tamaño y forma, permitió a los pterosaurios lograr el vuelo. Explicó que esto será esencial para descubrir los principios biológicos más amplios que rigen la evolución del vuelo.

El apoyo financiero para esta investigación fue proporcionado por la Alexander von Humboldt Foundation, el Gobierno Federal de Brasil, la Paleontological Society, la Agencia Nacional de Promoción Científica y Técnica, el Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, la Unión Europea NextGeneration EU/PRTR, la National Science Foundation y el Swedish Research Council.

Además de Fabbri y Bronzati, otros científicos que contribuyeron a esta investigación son Akinobu Watanabe del New York Institute of Technology, Roger Benson del American Museum of Natural History, Rodrigo Müller de la Federal University of Santa Maria, Brasil, Lawrence Witmer de la University of Ohio, Martín Ezcurra y M. Belén von Baczko del Bernardino Rivadavia Museum of Natural Science, Felipe Montefeltro de la São Paulo State University; Bhart-Anjan Bhullar de Yale University; Julia Desojo de la Universidad Nacional de La Plata, Argentina; Fabien Knoll del Museo Nacional de Ciencias Naturales, España; Max Langer de la Universidade de São Paulo, Brasil; Stephan Lautenschlager de la University of Birmingham; Michelle Stocker y Sterling Nesbitt de Virginia Tech; Alan Turner de Stony Brook University; y Ingmar Werneburg de la Eberhard Karls University of Tübingen.