Científicos recrean protoplumas de dinosaurio en embriones de pollo
Un experimento genético en embriones de pollo ha logrado recrear plumas primitivas como las de los dinosaurios. Un simple cambio molecular bastó para activar un viaje evolutivo de 200 millones de años.
Por Enrique Coperías
A los doce días de incubación, las yemas de las plumas exhiben dominios longitudinales de densidad celular que corresponden a las púas de la futura pluma. Cortesía: Rory Cooper & Michel Milinkovitch (CC BY)
Las plumas son una de las estructuras cutáneas más complejas del reino animal. Aunque durante mucho tiempo se debatió su origen, hoy en día los descubrimientos fósiles y los estudios sobre cómo se desarrollan en los embriones apuntan a que las plumas evolucionaron a partir de estructuras mucho más simples llamadas protoplumas.
Estas primeras versiones de las plumas, con forma de tubo y formadas por un solo filamento, aparecieron hace unos 200 millones de años en ciertos dinosaurios. Algunos científicos incluso consideran que podrían haber surgido antes, hace unos 240 millones de años, en un ancestro común de los dinosaurios y los pterosaurios, los primeros vertebrados voladores con alas membranosas.
Las protoplumas eran bastante básicas: filamentos cilíndricos sin las ramificaciones características de las plumas modernas, como las barbas o barbillas, y sin folículo en la base (una especie de hundimiento desde donde crecen las plumas actuales).
Para conservar el calor y exhibirse
Aun así, su aparición marcó un momento crucial en la evolución, ya que probablemente ofrecieron aislamiento térmico y servían para la exhibición visual. Con el tiempo, estas estructuras fueron adaptándose hasta convertirse en las plumas complejas que hoy permiten el vuelo de las aves, una clase de vertebrados que agrupa a más de 11.000 especies diferentes.
En la Universidad de Ginebra (UNIGE), el laboratorio de Michel Milinkovitch, profesor del Departamento de Genética y Evolución, investiga cómo se forman las escamas, los pelos y las plumas en vertebrados actuales. En especial, Milinkovitch y sus colegas estudian ciertas vías de señalización molecular, que son como sistemas de mensajería entre células.
Una de estas vías, llamada Sonic Hedgehog (Shh), es clave en el desarrollo embrionario. La Shh es una proteína clave en el desarrollo embrionario, ya que actúa como una señal que guía a las células para que se conviertan en los tejidos correctos, en el lugar y momento adecuados. Resulta esencial para formar estructuras como el cerebro, los brazos, la columna… ¡y también las plumas!
Embrión de pollo con protoplumas
En un estudio anterior, el equipo suizo logró transformar escamas en plumas en las patas de embriones de pollo mediante la activación de esta vía, gracias a una molécula inyectada en los vasos sanguíneos.
Ahora el objetivo del equipo de Milinkovitch era el opuesto: recrear las primeras protoplumas de dinosaurio.
«Como la vía Shh es tan importante en la formación de las plumas, quisimos ver qué pasa si la bloqueamos— dice Rory Cooper, investigador postdoctoral en el laboratorio y coautor del estudio, en un comunicado de la Universidad de Ginebra.
Para ello, inyectaron en embriones de pollo una sustancia llamada sonidegib, que bloquea específicamente esta vía, justo en el día noveno de desarrollo embrionario (E9), antes de que se formen los primeros brotes de plumas. El resultado fue la aparición de brotes simples, sin ramificaciones ni invaginación en la piel, similares a las protoplumas primitivas.
Desarrollo de plumas en embriones de pollo: (A) A los 7 días tras la eclosión, los pollos muestran plumas de tipo pennáceo (con raquis) y plumoso (sin raquis). (B) En el día 9 embrionario (E9), ya se observan placodas de pluma en el dorso expresando la proteína SHH. (C) Estas estructuras aparecen primero en el borde posterior del ala (E10) y se extienden hasta cubrirla por completo (E11). Desde E12 se aprecian las barbas en desarrollo, y para E13 ya está avanzada la formación del folículo. Para E14, los brotes de pluma están alargados, queratinizados y con patrón longitudinal de células. Cortesía: Rory Cooper & Michel Milinkovitch (CC BY)
Activación del plumaje normal
Y lo más fascinante: estos efectos fueron temporales. Aunque el desarrollo quedó detenido hasta el decimocuarto día, posteriormente el proceso se reanudó.
Los polluelos nacieron con algunas zonas de piel desnuda, pero a lo largo de las semanas siguientes, los folículos inactivos bajo la piel se reactivaron por sí solos y generaron un plumaje normal en casi todo el cuerpo… salvo en las alas, donde las plumas de vuelo (que requieren señales muy precisas) no se recuperaron completamente.
Los científicos confirmaron el mecanismo detrás del fenómeno con análisis genéticos. Gracias a secuenciación de ARN (RNA-seq), vieron que los genes clave de la vía Shh —como el Ptch1, el Ptch2 y el Gli1— estaban claramente reprimidos tras el tratamiento.
Milinkovitch y Cooper también hicieron un “experimento de rescate”: administraron una molécula activadora (SAG) después del bloqueo, y lograron que el desarrollo normal de las plumas se reanudara. Esto demostró que los efectos de sonidegib eran específicos y reversibles.
Un proceso muy resistente
«Nuestros experimentos muestran que es relativamente fácil transformar de forma permanente escamas en plumas con una pequeña alteración durante el desarrollo —dice Milinkovitch. Y añade—: Pero interrumpir el desarrollo de las plumas es mucho más difícil. Esto demuestra que, con la evolución, la red genética que regula la formación de plumas se ha vuelto extremadamente resistente, capaz de seguir funcionando incluso ante cambios genéticos o ambientales considerables».
En palabras de Milinkovitch, «el gran reto ahora es entender cómo evolucionan estas redes genéticas para permitir la aparición de novedades morfológicas como las protoplumas”.
Y quizás lo más asombroso de todo es que, al manipular temporalmente una sola vía molecular, los científicos lograron retroceder millones de años en la historia evolutiva... dentro de un huevo de pollo. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Ginebra
Fuente: Rory L. Cooper, Michel C. Milinkovitch. In vivo sonic hedgehog pathway antagonism temporarily results in ancestral proto-feather-like structures in the chicken. PLoS Biology (2025). DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003061
