¿Qué tan estrechamente relacionados están los dinosaurios con las aves actuales? Un estudio reciente profundiza en esta cuestión, investigando cómo las proteínas de las plumas de los dinosaurios evolucionaron y cambiaron a lo largo de millones de años y temperaturas extremas. Los potentes rayos X producidos por el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC están brindando a los investigadores nuevos conocimientos sobre la evolución de las plumas.

Una nueva investigación muestra que la composición proteica de las plumas de los dinosaurios es similar a la de las aves modernas, lo que sugiere los orígenes tempranos de la química de las plumas de las aves, posiblemente hace 125 millones de años. El estudio encontró que la proteína α en las plumas fósiles probablemente se formó por calor durante el proceso de fosilización, en lugar de existir originalmente. (Concepción artística de las plumas de dinosaurio).

Investigaciones anteriores han demostrado que las plumas de los dinosaurios contenían proteínas que las hacían menos rígidas que las plumas de las aves modernas. Ahora, investigadores del University College Cork (UCC), la Fuente de Luz de Radiación Sincrotrón de Stanford (SSRL) en el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía y otras instituciones han descubierto que la composición proteica original de las plumas de los dinosaurios era muy similar a la de las plumas de las aves modernas.

Este resultado significa que la composición química de las plumas de las aves actuales puede haberse originado mucho antes de lo que se pensaba, posiblemente hace 125 millones de años.

"Es realmente emocionante descubrir nuevas similitudes entre los dinosaurios y las aves", dijo Tiffany Slater, paleontóloga de la UCC y primera autora del nuevo estudio. "Utilizando rayos X y luz infrarroja, descubrimos que las plumas del dinosaurio Sinornithosaurus contenían grandes cantidades de proteína beta, al igual que las plumas de las aves actuales. Este hallazgo valida nuestra hipótesis de que las aves de los dinosaurios tenían plumas rígidas, al igual que las aves modernas".

La clave es la combinación de proteínas. Pruebas anteriores con plumas de dinosaurio encontraron que las plumas de dinosaurio contenían principalmente alfa-queratina, una proteína que hace que las plumas sean menos rígidas, mientras que las plumas de las aves modernas son ricas en beta-queratina, una proteína que mejora la capacidad de las plumas para volar. Aún así, los investigadores querían saber si la diferencia reflejaba la verdadera química de las plumas durante la vida o si era un artefacto del proceso de fosilización.

Para averiguarlo, Slater y la paleontóloga de la UCC Maria McNamara, en colaboración con científicos del SSRL, analizaron plumas de dinosaurios de 125 millones de años Sinornithosaurus y del madrugador Confuciusornis, así como una pluma de 50 millones de años de los Estados Unidos.

Para detectar proteínas en las plumas antiguas, los investigadores expusieron los fósiles a los potentes rayos X del SSRL, que pueden mostrar si están presentes componentes clave de las proteínas beta. El científico de SSRL, Sam Webb, dice que esto ayuda a los investigadores a determinar si la proteína beta en una muestra todavía está en su estado "nativo" o ha cambiado con el tiempo, y cómo se produce ese cambio químicamente.

Weber dijo que el equipo también realizó experimentos separados que simulaban las temperaturas a las que estuvieron expuestos los fósiles a lo largo del tiempo. Estos experimentos sugieren que la proteína alfa del fósil puede haberse formado durante la fosilización, en lugar de ser parte del proceso de vida de la pluma.

El análisis mostró que, aunque algunas plumas fósiles contienen grandes cantidades de proteína α, es probable que no estuvieran allí originalmente, sino que se desarrollaron con el tiempo. Se formaron porque los fósiles experimentaron un calor intenso.

"Nuestros experimentos ayudan a explicar por qué esta extraña diferencia química es el resultado de la degradación de las proteínas durante la fosilización", dijo Slater. "Así, mientras que algunas plumas de dinosaurios conservan rastros de la proteína beta original, otras plumas fósiles contienen proteínas alfa que se formaron durante la fosilización".

"La composición de la proteína cruda puede cambiar con el tiempo, un aspecto que a menudo se pasa por alto cuando se estudian biomarcadores profundos", dijo Weber. "Comparar nuestros resultados de espectroscopía de rayos X con mediciones de laboratorio adicionales de muestras de plumas calentadas experimentalmente ayuda a calibrar nuestros hallazgos".

Maria McNamara, autora principal del estudio, dijo: "Los rastros de biomoléculas antiguas pueden claramente sobrevivir durante millones de años, pero no se puede leer el registro fósil literalmente porque incluso el tejido fósil aparentemente bien conservado ha sido cocinado y aplastado durante la fosilización. Estamos desarrollando nuevas herramientas para comprender lo que sucedió durante la fosilización y desbloquear los secretos químicos de los fósiles nos proporcionará nuevos e interesantes conocimientos sobre la evolución".