En un bosque de pinos en el noreste rural de China, una escarpada ladera de esquisto está repleta de restos de criaturas extintas de hace 125 millones de años, cuando esta parte de la provincia de Liaoning estaba cubierta de lagos de agua dulce. Las erupciones volcánicas regularmente convulsionaron el área en ese momento, sepultando en cenizas millones de reptiles, peces, caracoles e insectos. Paso cautelosamente entre la miríada de fósiles, tomo una losa de esquisto no mucho más grande que mi mano y golpeo su borde con un martillo de roca. Una costura divide un pez de color rojizo por la mitad, produciendo impresiones especulares de delicadas aletas y huesos tan delgados como pelos humanos.
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Uno de los paleontólogos estrella de China, Zhou Zhonghe, sonríe. "Un lugar increíble, ¿no?" él dice.
Fue en 1995 que Zhou y sus colegas anunciaron el descubrimiento de un fósil de esta zona de desastre prehistórico que anunció una nueva era de paleontología. El fósil era un ave primitiva del tamaño de un cuervo que pudo haber sido asfixiado por los humos volcánicos mientras giraba sobre los lagos hace millones de años. Llamaron a la nueva especie Confuciusornis, en honor al filósofo chino.
Hasta entonces, solo un puñado de fósiles de pájaros prehistóricos habían sido desenterrados en cualquier parte del mundo. Esto se debe en parte a que las aves, entonces como ahora, eran mucho menos comunes que los peces e invertebrados, y en parte a que las aves evadían más fácilmente los deslizamientos de tierra, los pozos de alquitrán, las erupciones volcánicas y otros fenómenos geológicos que capturaron animales y conservaron rastros de ellos durante siglos. Los científicos han localizado solo diez esqueletos fosilizados intactos del ave más antigua conocida, Archaeopteryx, que vivió al final del período Jurásico, hace unos 145 millones de años.
Zhou, que trabaja en el Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados (IVPP) de la Academia de Ciencias de China en Beijing, cree que los extraordinarios lechos de huesos en Liaoning podrían llenar algunos de los muchos espacios en blanco en el registro fósil de las primeras aves. No pudo haber sido más profético. En los últimos 15 años, miles de aves fósiles exquisitamente preservadas han emergido del antiguo lecho del lago, llamado Formación Yixian. La región también ha producido asombrosos especímenes de dinosaurios, como nunca antes se habían visto. Como resultado, China ha sido la clave para resolver una de las preguntas más importantes en la ciencia de los dinosaurios en los últimos 150 años: la relación real entre las aves y los dinosaurios.
La idea de que las aves, el grupo más diverso de vertebrados terrestres, con casi 10, 000 especies vivas, descendió directamente de los dinosaurios no es nueva. Fue criado por el biólogo inglés Thomas Henry Huxley en su tratado de 1870, Evidencia adicional de la afinidad entre los reptiles dinosaurios y las aves . Huxley, un reconocido anatomista quizás mejor recordado por su ardiente defensa de la teoría de la evolución de Charles Darwin, vio poca diferencia entre la estructura ósea de Compsognathus, un dinosaurio no más grande que un pavo, y el Archaeopteryx, que fue descubierto en Alemania y descrito en 1861. Cuando Huxley miró avestruces y otras aves modernas, vio dinosaurios pequeños. Si los huesos de la pata de un pollo bebé se agrandaron y se fosilizaron, señaló, "no habría nada en sus caracteres que nos impidiera referirlos a la Dinosauria ".
Aún así, a lo largo de las décadas, los investigadores que dudaron del vínculo dinosaurio-pájaro también hicieron buenos argumentos anatómicos. Dijeron que los dinosaurios carecen de una serie de características que son claramente aviarias, incluidos los huesos deseados o las clavículas fusionadas; huesos acribillados con bolsas de aire; articulaciones de muñeca flexibles; y pies de tres dedos. Además, el vínculo postulado parecía contrario a lo que todos pensaban que sabían: que los pájaros son pequeños, inteligentes, veloces, sprites de sangre caliente, mientras que los dinosaurios, del griego para "lagarto terriblemente grande", eran criaturas de sangre fría, aburridas, pesadas, reptiles. .
A fines de la década de 1960, un esqueleto de dinosaurio fosilizado de Montana comenzó a socavar esa suposición. Deinonychus, o "terrible garra" después de la garra en forma de hoz en cada pata trasera, se encontraba a unos 11 pies de la cabeza a la cola y era un depredador ágil. Además, su estructura ósea era similar a la de Archaeopteryx . Pronto los científicos reunieron otra evidencia física intrigante, descubriendo que las clavículas fusionadas eran comunes en los dinosaurios después de todo. Los huesos Deinonychus y Velociraptor tenían bolsas de aire y articulaciones flexibles en la muñeca. Los rasgos de dinosaurios se veían más parecidos a los pájaros todo el tiempo. "Todas esas cosas fueron sacadas de la definición de ser un pájaro", dice el paleontólogo Matthew Carrano, del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian.
Pero había una característica importante que no se había encontrado en los dinosaurios, y pocos expertos se sentirían completamente cómodos al afirmar que los carboneros y los triceratops eran parientes hasta que tuvieran evidencia de este eslabón anatómico perdido: las plumas.
Un pobre agricultor chino, Li Yingfang, hizo uno de los mayores hallazgos fósiles de todos los tiempos, en agosto de 1996 en la aldea de Sihetun, a una hora en automóvil del sitio donde había prospectado en busca de peces fósiles. "Estaba cavando agujeros para plantar árboles", recuerda Li, que ahora tiene un trabajo a tiempo completo en un museo de dinosaurios construido en ese mismo sitio. De un agujero desenterró una losa de pizarra de dos pies de largo. Li, un experimentado cazador de fósiles, partió la losa y contempló una criatura diferente a cualquiera que hubiera visto. El esqueleto tenía un cráneo parecido a un pájaro, una larga cola e impresiones de lo que parecían ser estructuras en forma de pluma.
Debido a las plumas, Ji Qiang, entonces director del Museo Nacional de Geología, que compró una de las losas de Li, asumió que era una nueva especie de ave primitiva. Pero otros paleontólogos chinos estaban convencidos de que era un dinosaurio.
En una visita a Beijing en octubre, Philip Currie, un paleontólogo ahora en la Universidad de Alberta, vio el espécimen y se dio cuenta de que le daría vueltas a la paleontología. Al mes siguiente, Currie, una antigua mano de China, mostró una fotografía de esta a sus colegas en la reunión anual de la Sociedad de Paleontología de Vertebrados. La imagen robó el espectáculo. "Era un fósil tan sorprendente", recuerda el paleontólogo Hans-Dieter Sues, del Museo Nacional de Historia Natural. "Sensacional." Los paleontólogos occidentales pronto hicieron una peregrinación a Beijing para ver el fósil. "Regresaron aturdidos", dice Sues.
A pesar de las plumas, el esqueleto no dejó dudas de que la nueva especie, llamada Sinosauropteryx, que significa "ala de lagarto chino", era un dinosaurio. Vivió hace unos 125 millones de años, basándose en la datación de elementos radiactivos en los sedimentos que encerraban el fósil. Sus filamentos integumentarios (estructuras largas y delgadas que sobresalen de su piel escamosa) convencieron a la mayoría de los paleontólogos de que el animal fue el primer dinosaurio emplumado que se descubrió. Desde entonces se han descubierto una docena de dinosaurios con filamentos o plumas en ese sitio.
Al analizar especímenes de China, los paleontólogos han llenado los vacíos en el registro fósil y han rastreado las relaciones evolutivas entre varios dinosaurios. Los fósiles finalmente han confirmado, para todos menos algunos escépticos, que las aves descendieron de los dinosaurios y son los representantes vivos de un linaje de dinosaurios llamado Maniraptorans.
La mayoría de los dinosaurios no eran parte del linaje que dio origen a las aves; Ocuparon otras ramas del árbol genealógico de los dinosaurios. Sinosauropteryx, de hecho, era lo que los paleontólogos llaman un dinosaurio no aviar, a pesar de que tenía plumas. Esta idea ha llevado a los paleontólogos a revisar su visión de otros dinosaurios no aviarios, como el notorio devorador de carne Velociraptor e incluso algunos miembros del grupo tiranosaurio. Ellos también estaban probablemente adornados con plumas.
La abundancia de fósiles emplumados ha permitido a los paleontólogos examinar una pregunta fundamental: ¿por qué evolucionaron las plumas? Hoy, está claro que las plumas realizan muchas funciones: ayudan a las aves a retener el calor corporal, repeler el agua y atraer a una pareja. Y, por supuesto, ayudan a volar, pero no siempre, como demuestran las avestruces y los pingüinos, que tienen plumas pero no vuelan. Muchos dinosaurios emplumados no tenían alas o eran demasiado pesados, en relación con la longitud de sus extremidades emplumadas, para volar.
Descifrar cómo las plumas se transformaron a lo largo de las edades, desde fibras delgadas hasta delicados instrumentos de vuelo, arrojaría luz sobre la transición de los dinosaurios a las aves, y cómo la selección natural forjó este rasgo complejo. Pocos científicos conocen las plumas antiguas más íntimamente que Xu Xing de IVPP. Ha descubierto 40 especies de dinosaurios, más que cualquier otro científico vivo, de toda China. Su oficina en IVPP, al otro lado de la calle del zoológico de Beijing, está llena de fósiles y yesos.
Xu visualiza la evolución de las plumas como un proceso incremental. Las plumas en su forma más primitiva eran filamentos individuales, parecidos a plumas, que sobresalían de la piel de reptil. Estas estructuras simples se remontan; incluso los pterodáctilos tenían filamentos de algún tipo. Xu sugiere que la evolución de las plumas puede haber comenzado en un ancestro común de pterodáctilos y dinosaurios, hace casi 240 millones de años, o unos 95 millones de años antes del Archaeopteryx .
Después de la aparición de filamentos individuales, llegaron múltiples filamentos unidos en la base. Los siguientes en aparecer en el registro fósil fueron las púas emparejadas disparadas desde un eje central. Finalmente, hileras densas de púas entrelazadas formaron una superficie plana: el plano básico de las llamadas plumas pennaceas de las aves modernas. Todos estos tipos de plumas se han encontrado en impresiones fósiles de terópodos, el suborden de dinosaurios que incluye Tyrannosaurus rex, así como pájaros y otros Maniraptorans.
Los filamentos también se encuentran en otras partes del árbol genealógico de los dinosaurios, en especies muy alejadas de los terópodos, como Psittacosaurus, un herbívoro con cara de loro que surgió hace unos 130 millones de años. Tenía escasos filamentos individuales a lo largo de su cola. No está claro por qué los filamentos aparecen en algunos linajes de dinosaurios pero no en otros. "Una posibilidad es que las estructuras con forma de pluma evolucionaron muy temprano en la historia de los dinosaurios", dice Xu, y algunos grupos mantuvieron las estructuras, mientras que otros grupos las perdieron. "Pero finalmente en Maniraptorans, las plumas se estabilizaron y evolucionaron a plumas modernas", dice. O los filamentos pueden haber evolucionado independientemente en diferentes momentos. Como señala Sues, "Parece que, genéticamente, no es un gran truco convertir una escala en un filamento".
Originalmente, los filamentos individuales pueden haber sido para exhibición, el equivalente de dinosaurio del plumaje iridiscente de un pavo real. La evidencia vívida de esa teoría apareció cuando los científicos revelaron los verdaderos colores de las plumas de 125 millones de años. Las plumas de ave y las escamas de reptil contienen melanosomas, pequeños sacos que contienen variedades del pigmento melanina. Muchos paleontólogos sospecharon que las plumas de dinosaurio también contenían melanosomas. En el laboratorio de Mike Benton en la Universidad de Bristol, Zhang Fucheng de IVPP pasó más de un año buscando melanosomas en fotografías de fósiles de aves y dinosaurios tomadas con un microscopio electrónico. La diligencia de Zhang dio sus frutos en 2009 cuando identificó melanosomas en Confuciusornis que contenían eumelanina, que le da a las plumas un tinte gris o negro, y feomelanina, que les da un color castaño a marrón rojizo. Las plumas del animal tenían manchas de color blanco, negro y marrón anaranjado.
Sinosauropteryx fue aún más impresionante. Zhang descubrió que los filamentos que corrían por su espalda y cola debían haber hecho que el dinosaurio pareciera un poste de barbero con rayas naranjas y blancas. Un patrón tan vibrante sugiere que "las plumas surgieron primero como agentes para la exhibición en color", dice Benton.
Las primeras plumas podrían haber servido para otros fines. Los filamentos huecos pueden haber disipado el calor, al igual que los volantes de algunos lagartos modernos. Otros paleontólogos especulan que las plumas evolucionaron primero para retener el calor. Un ejemplo revelador proviene de los fósiles de Oviraptor, un terópodo desenterrado en Mongolia que vivió hace unos 75 millones de años, en cuclillas sobre nidos llenos de huevos. Los oviraptores metieron sus patas en el centro del embrague y abrazaron la periferia con sus largas extremidades anteriores, una postura que tiene un extraño parecido con las aves criadoras que mantienen sus huevos calientes. Los dinosaurios relacionados con Oviraptor estaban cubiertos con plumas pennaceous, lo que sugiere que Oviraptor también lo estaba. "Sentarse en un nido así solo tenía sentido si tenía plumas" para aislar suavemente a sus crías, dice Sues.
Plumas, por supuesto, eventualmente se convirtió en un instrumento de vuelo. Algunos paleontólogos imaginan un escenario en el que los dinosaurios usaban plumas para ayudarlos a ocupar árboles por primera vez. "Debido a que los dinosaurios tenían tobillos con bisagras, no podían girar los pies y no podían trepar bien. Quizás las plumas los ayudaron a trepar los troncos de los árboles", dice Carrano. Las aves bebé de especies que habitan principalmente en el suelo, como los pavos, usan sus alas de esta manera. Las plumas pueden haberse vuelto cada vez más aerodinámicas durante millones de años, lo que eventualmente permitió que los dinosaurios se deslizaran de un árbol a otro. Las personas capaces de realizar tal hazaña podrían haber llegado a nuevas fuentes de alimentos o escapar mejor de los depredadores, y transmitir el rasgo a las generaciones posteriores.
Uno de los especímenes más cautivadores que emergió de las camas de lutita de Liaoning es Microraptor, que Xu descubrió en 2003. La bestia de peso gallo tenía un pie o dos de largo y la balanza pesaba solo dos libras. Microraptor, de la familia Dromaeosaur, no era un antepasado de las aves, pero tampoco era como un dinosaurio emplumado previamente descubierto. Xu lo llama un dinosaurio de "cuatro alas" porque tenía plumas largas y penosas en sus brazos y piernas. Debido a su esternón fusionado y plumas asimétricas, dice Xu, el Microraptor seguramente podría deslizarse de un árbol a otro, e incluso podría haber sido mejor volando bajo su propio poder que Archaeopteryx .
El año pasado, Xu descubrió otra especie de dinosaurio de cuatro alas, también en Liaoning. Además de mostrar que el vuelo de cuatro alas no fue una casualidad, la nueva especie, Anchiornis huxleyi, nombrada en honor de Thomas Henry Huxley, es el primer dinosaurio emplumado conocido. Proviene de depósitos del lecho jurásico de 155 a 160 millones de años. El hallazgo eliminó la objeción final al vínculo evolutivo entre las aves y los dinosaurios. Durante años, los escépticos habían planteado la llamada paradoja temporal: no había dinosaurios emplumados más antiguos que el Archaeopteryx, por lo que las aves no podrían haber surgido de los dinosaurios. Ahora ese argumento quedó impresionado: Anchiornis es millones de años mayor que Archaeopteryx .
Los dinosaurios de cuatro alas fueron en última instancia una rama muerta en el árbol de la vida; desaparecen del registro fósil hace unos 80 millones de años. Su desaparición dejó solo un linaje de dinosaurios capaz de volar: las aves.
¿Cuándo se convirtieron los dinosaurios en pájaros? Difícil de decir. "En lo profundo de la historia evolutiva, es extremadamente difícil trazar la línea entre las aves y los dinosaurios", dice Xu. Además de pequeñas diferencias en la forma de las vértebras del cuello y la longitud relativa de los brazos, las aves madrugadoras y sus parientes Maniraptoran, como Velociraptor, se parecen mucho.
"Si se descubriera el Archaeopteryx hoy, no creo que lo llamarías un pájaro. Lo llamarías un dinosaurio emplumado", dice Carrano. Todavía se llama el primer pájaro, pero más por razones históricas que porque es la mejor o más antigua encarnación de los rasgos de los pájaros.
Por otro lado, Confuciusornis, que poseía el primer pico y el primer pigóstilo, o vértebras de cola fusionadas que soportaban plumas, realmente se parece a un pájaro. "Pasa la prueba de olfateo", dice Carrano.
Desde que el último de los dinosaurios no aviarios desapareció hace 65 millones de años durante la extinción masiva que cerró el telón en el período Cretácico, las aves han desarrollado otras características que los diferencian de los dinosaurios. Las aves modernas tienen un metabolismo más alto que incluso el Velociraptor más ágil que haya tenido. Los dientes desaparecieron en algún momento de la historia evolutiva de las aves. Las colas de los pájaros se acortaron, sus habilidades de vuelo mejoraron y sus cerebros se hicieron más grandes que los de los dinosaurios. Y las aves modernas, a diferencia de sus antepasados Maniraptoran, tienen un dedo gordo que sobresale de los otros dedos, lo que permite que las aves se posen. "Pasas gradualmente de los brazos largos y las manos enormes de Maniraptorans no aviar a algo que se parece al ala de pollo que obtienes en KFC", dice Sues. Dado el alcance de estas adaptaciones aviares, no es de extrañar que el vínculo evolutivo entre los dinosaurios y las aves, tal como los conocemos, permaneciera oculto hasta que los paleontólogos comenzaron a analizar el rico registro fósil de China.
Chaoyang es una ciudad china monótona con calles polvorientas; en sus rincones más oscuros recuerda a las arenosas ciudades mineras de carbón del siglo XIX. Pero para los recolectores de fósiles, Chaoyang es un paraíso, a solo una hora en automóvil de algunas de las camas más productivas de la Formación Yixian.
Una calle está llena de tiendas que venden yuhuashi o fósiles de peces. Los fósiles enmarcados incrustados en el esquisto, a menudo en pares de imágenes especulares, se pueden obtener por un dólar o dos. Un artículo popular es un mosaico en el que unas pocas docenas de pequeñas losas forman un mapa de China; Los peces fósiles parecen nadar hacia la capital, Beijing (y ningún mapa está completo sin un pez que represente a Taiwán). Los comerciantes venden insectos fosilizados, crustáceos y plantas. Ocasionalmente, a pesar de las leyes que prohíben el comercio de fósiles de valor científico, se sabe que comerciantes menos escrupulosos venden fósiles de dinosaurios. Los especímenes más importantes, dice Zhou, "no son descubiertos por científicos en las tiendas de fósiles de la ciudad, sino en las casas de los comerciantes o agricultores que los cavaron".
Además de Sinosauropteryx, varios otros especímenes reveladores salieron a la luz a través de aficionados en lugar de en excavaciones científicas. El desafío para Zhou y sus colegas es encontrar especímenes calientes antes de que desaparezcan en colecciones privadas. Por lo tanto, Zhou y su colega Zhang Jiangyong, un especialista en peces antiguos en IVPP, han venido a la provincia de Liaoning para ver cualquier fósil que los comerciantes amigos de su causa hayan tenido recientemente en sus manos.
La mayor parte de las existencias en las tiendas de fósiles proviene de agricultores que cortan las camas de fósiles cuando no están cuidando sus campos. Un pequeño espécimen de pescado bien conservado puede dar a su buscador el equivalente a 25 centavos, suficiente para una comida caliente. Un dinosaurio emplumado puede ganar varios miles de dólares, ingresos de un año o más. Destructiva como es para los lechos fósiles, esta economía paleo ha ayudado a reescribir la prehistoria.
Zhou toma una losa y la mira a través de sus lentes con montura de alambre. "Presidente, venga y mire", le dice Zhou a Zhang (quien se ganó su apodo juguetón como presidente del sindicato de empleados de IVPP). Zhang examina el espécimen y lo agrega a una pila que será transportada de regreso a Beijing para su estudio y, si tienen suerte, revelarán otra rama oculta del árbol de la vida.
Richard Stone ha escrito sobre un entierro de Stonehenge, un antílope raro y misteriosas torres tibetanas para el Smithsonian .
Un descubrimiento chino clave fue un pájaro primitivo llamado Confuciusornis, identificado por Zhou Zhonghe. (Stefen Chow) 
Descubridor de más especies de dinosaurios que cualquier otro científico vivo, Xu Xing, con un elenco de Psittacosaurus con cara de loro, dice que algunos dinosaurios tienen rasgos de pájaros, incluidas las plumas. (Stefen Chow) 
La Formación Yixian también produjo Sinosauropteryx , la primera evidencia física de un dinosaurio emplumado. (IVPP, Beijing) 
Algunos de sus fósiles están tan bien conservados que los científicos pueden ver rastros de estructuras celulares que contienen pigmentos. El hallazgo condujo a vistas coloridas del animal del tamaño de un gato, hasta su cola rayada. (Chuang Zhao y Lida Xing) 
El autor, Richard Stone, en el sitio fósil. (Cortesía de Richard Stone) 
Los libros de texto dicen que Archaeopteryx, que vivió hace unos 150 millones de años, fue el primer pájaro. (Roger Peterson / National Geographic Stock) 
Algunos paleontólogos ahora dicen que Archaeopteryx pudo haber sido un dinosaurio no aviar emplumado. (Kim Amos / Science Photo Library / Photo Researchers) 
Algunos dinosaurios participan en comportamientos distintivamente parecidos a los de los pájaros, como la anidación y la cría. Aquí se muestra un fósil de Oviraptor parcialmente reconstruido de Mongolia con 20 huevos. (Imágenes falsas) 
Uno de los fósiles chinos más inesperados en Microraptor . Tenía cuatro extremidades emplumadas y casi seguramente podía volar. Pero a diferencia de las aves, no escapó a la extinción. (Matt Cashore / Universidad de Notre Dame) 
En los últimos 15 años, miles de aves fósiles exquisitamente preservadas han emergido del antiguo lecho del lago, llamado Formación Yixian. (Puertas de Guilbert)
