Hallan los primeros pulmones fosilizados en un ave de la era de los dinosaurios

Hace unos 120 millones de años en la actual China nororiental, un ave falleció durante una erupción volcánica. Las cenizas sepultaron al animal de forma tan repentina que sus tejidos blandos no tuvieron tiempo para descomponerse y, durante millones de años, los minerales se infiltraron en dichos tejidos y preservaron su forma.

Ahora, un equipo de investigadores ha desvelado este asombroso espécimen, que contiene los primeros pulmones fosilizados hallados en un ave primitiva.

La especie Archaeorhynchus spathula vivió junto a los dinosaurios no aviares durante el Cretácico. El fósil recién descubierto, que preserva las plumas y una cantidad considerable de tejido blando, demuestra que los pulmones de estas aves primitivas se parecen mucho a los presentes en aves vivas. Esto sugiere que los pulmones hipereficientes de las aves, una adaptación fundamental para el vuelo, aparecieron antes de lo pensado, y pone de relieve cómo las aves —los últimos dinosaurios vivos— heredaron muchos rasgos icónicos de sus ancestros extintos.

«Todo lo que sabemos sobre los pulmones, la respiración y la evolución [de las aves] se dedujo basándose en indicadores óseos», afirma la coautora del estudio Jingmai O’Connor, paleontóloga del Instituto de Paleontología Vertebrada y Paleoantropología de Pekín, China. «Ahora sabemos que lo dedujimos menos generosamente de lo que deberíamos».

O’Connor presentó el hallazgo el 18 de octubre en la reunión anual de la Sociedad de Paleontología Vertebrada en Albuquerque, Nuevo México, y se publicará en Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Es un descubrimiento emocionante», afirma Colleen Farmer, anatomista y fisióloga de la Universidad de Utah que revisó el estudio. «Era de esperar que encontrásemos pulmones similares a los aviares en este grupo de dinosaurios, pero es increíble descubrir pruebas sólidas de esta estructura blanda».

Un enigma respiratorio

La fosilización en sí misma es inusual, por eso es aún más raro que los fósiles preserven restos de tejidos blandos. Hasta la fecha, los investigadores han hallado peces antiguos con corazones fosilizados y dinosaurios con armadura y piel pedregosa. La misma O’Connor ha descubierto folículos ováricos —los sacos que contienen óvulos sin fertilizar— en aves de la era de los dinosaurios. Además, tres estudios anteriores han descrito fragmentos de pulmón fosilizado.

Tener los pulmones de un ave fosilizada es muy útil cuando intentas reconstruir la evolución de las aves hasta que se convirtieron en voladoras tan eficaces.

Los pulmones funcionan intercambiando oxígeno y CO₂ a lo largo de una fina membrana llena de vasos sanguíneos. Cuanto más grande y delgada es esta membrana, más eficientes —y doblados— se vuelven los pulmones. En algunas personas, las superficies internas de los pulmones llegan a medir más de 46 metros cuadrados.

Como el vuelo propulsado es un ejercicio brutal, las aves llevan a sus pulmones al extremo. Tienen pulmones tan subdivididos que los tejidos se envuelven alrededor de sus costillas a modo de apoyo. A diferencia de otros animales, los pulmones de las aves no se expanden ni se contraen. En lugar de eso, están conectados a una serie de alvéolos separados que se disponen bajo los pulmones y hacen las veces de fuelles. Según Farmer, estas adaptaciones permiten que las membranas pulmonares se vuelvan muy delgadas, lo que aumenta su eficiencia a la hora de absorber oxígeno, perfecto para nutrir los músculos de vuelo. Pero ¿cuándo evolucionaron estos pulmones especializados?

Al principio, O’Connor y sus colegas del Museo de la Naturaleza Shandong Tianyu no intentaban desentrañar este enigma respiratorio. En realidad, les interesaba el fósil porque era el primero que había preservado el plumaje del A. spathula, que incluía las plumas ornamentales, las primeras halladas en este grupo de aves extintas.

Pero cuando O’Connor y su colega Xiaoli Wang examinaron el fósil, observaron dos capas inusuales de materia blanca moteada en el torso del ave. Las estructuras formaban dos lóbulos diferentes en el pecho del animal, una señal de que podrían ser pulmones fosilizados.

Cuando los investigadores escribieron una primera descripción del fósil, se centraron en las plumas, mencionando solo de pasada los posibles pulmones. Según cuenta O’Connor, su estudio inicial fue rechazado cuando un revisor se lamentó de que el equipo no hubiera demostrado de forma definitiva que las estructuras eran pulmones.

Ante esto, O’Connor y Wang decidieron analizar más detalladamente los posibles pulmones. Mediante potentes microscopios, el equipo desveló panales con huecos diminutos con una anchura inferior a la décima parte de la anchura de un pelo humano. Para entender estos huecos, O’Connor escribió al profesor de la Universidad de Johannesburgo John Maina, experto en la anatomía de los pulmones aviares. Maina, uno de los coautores del estudio final, respondió que las estructuras se parecían a las cámaras internas subdivididas de los pulmones de un ave. Los microscopios mostraban incluso canales de aire individuales.

«Me rechazaron y para mí fue como... ¡Guerra de los Huesos!», bromea O’Connor, refiriéndose al periodo de caza de fósiles competitiva del siglo XIX. «Así que lo examiné y fue como ¡bum! Tejido pulmonar».

Un soplo de aire fresco

Otros expertos están de acuerdo en que O’Connor y sus colegas plantean argumentos sólidos de que las estructuras son pulmones.

«Se necesitará más investigación para confirmar esta identificación, pero me parece muy prometedora», afirma el paleontólogo Mike Habib de la Universidad del Sur de California, experto en la biomecánica de animales voladores como las aves primitivas.

Sin embargo, todavía quedan muchas incógnitas, como cómo se fosilizaron los pulmones. El paleontólogo Ryan Carney de la Universidad de Florida, experto en el dinosaurio con plumas Archaeopteryx, sugirió una posible explicación en un email: «Una hipótesis es que esta posible preservación pulmonar —y quizá del inusual “material blanco moteado”— se debió a la inhalación de ceniza volcánica».

Por su parte, O’Connor insiste en la importancia de estudiar los tejidos blandos de los fósiles cuando es posible, ya que pueden revelar rasgos que los huesos no pueden registrar.

«Un tema que ha aparecido dentro de la paleontología en los últimos cinco años es que cuando analizamos los tejidos blandos observamos el que esqueleto se queda rezagado en la evolución de la especialización», explica. «Cuando estudiamos solamente el esqueleto, estamos siendo conservadores».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.