Desarrollo de las plumas

El desarrollo de las plumas ocurre en la capa epidérmica de la piel de las aves . Es un proceso complejo que involucra muchas etapas. Una vez que las plumas están completamente desarrolladas, existen seis tipos diferentes: plumas de contorno , de vuelo , plumón , filoplumas, semiplumas y cerdas. Las plumas no estaban originalmente destinadas al vuelo. La razón exacta por la que evolucionaron las plumas aún se desconoce. Se cree que las aves son descendientes de los dinosaurios y las nuevas tecnologías que utilizan melanosomas encontrados en fósiles de dinosaurios han demostrado que ciertos dinosaurios que no podían volar tenían plumas .

Las plumas son productos de la epidermis y del sistema queratinizante . Son avasculares y no nerviosas. Tienen un eje central tubular llamado raquis; a ambos lados del raquis parten las venas, que poseen una serie de bárbulas con conexiones entrelazadas llamadas barbas. El raquis y las venas adheridas forman la espata. El extremo opuesto al raquis es el cálamo, que ancla la pluma al cuerpo y es movido por los músculos dérmicos adheridos. Existen muchos tipos diferentes de plumas que, en su mayoría, siguen este diseño básico, con algunas variaciones basadas en necesidades evolutivas. ^{[ 1 ]}

A veces se hace referencia a las plumas como "escamas de reptil elaboradas", al igual que a veces se considera a las aves como un subconjunto de los reptiles en lugar de una categoría propia. Si bien esto es una simplificación, se origina en la homología de las aves con los reptiles. Las aves evolucionaron a partir de dinosaurios bípedos rápidos , pero las plumas evolucionaron antes que ellos, y no para volar como se creía originalmente. La teoría de que las plumas evolucionaron para el vuelo se desmoronó en la década de 1970 cuando se descubrió que los dinosaurios terópodos (algunos terópodos comunes eran el Tyrannosaurus rex y los Velociraptors ) tenían plumas. Al observar los melanosomas, que son estructuras cuya forma y disposición determinan cómo se refleja la luz en el pigmento, en fósiles de dinosaurios, los científicos han descubierto que los dinosaurios sí tenían un plumaje vistoso . Específicamente, Jakob Vinter y sus colegas analizaron los melanosomas de Anchiornis huxleyi , que pudieron reconstruir para determinar cómo habría sido el plumaje hace 150 millones de años, cuando A. huxleyi vivía. ^{[ 2 ]}

En 1861, un grupo de trabajadores de una cantera alemana encontró el fósil de Archaeopteryx , que tenía plumas como las aves modernas, pero también dientes en la boca, un ala larga y ósea, y garras en las alas como un reptil. Archaeopteryx parece ser un animal de transición entre reptil y ave. Sin embargo, Archaeopteryx ya tenía plumas bastante desarrolladas, lo que no ayudó a explicar cómo habían evolucionado las plumas. En 1996, se encontró el fósil que faltaba para ayudar a mostrar la evolución de las plumas. Sinosauropteryx estaba cubierto de finos filamentos huecos que cubrían su espalda y cola. Ahora, después de encontrar muchos dinosaurios con plumas primitivas, se cree que las plumas comenzaron como estos finos filamentos huecos y que eventualmente evolucionaron hasta convertirse en los esponjosos mantos de plumas que se ven en las aves modernas. ^{[ 3 ]}

Existen varias teorías sobre las razones por las que evolucionaron las plumas, si no fue para volar. La primera es que servían como aislante térmico. Se han encontrado terópodos cubriendo sus nidos con sus extremidades anteriores, probablemente para proteger a sus crías. Las plumas presentes en los terópodos habrían desempeñado un papel importante en el aislamiento. Otra teoría popular es que los dinosaurios bípedos y veloces usaban sus plumas para correr más rápido. Es posible que las plumas les ayudaran a subir pendientes, y que esta ventaja de velocidad condujera finalmente al vuelo. La teoría arbórea sugiere que los animales que vivían en los árboles encontraban más rápido y eficiente energéticamente saltar de árbol en árbol en lugar de correr por un árbol, cruzar el suelo hasta otro y volver a subir. Este salto condujo finalmente al planeo y al vuelo. ^{[ 1 ]}

Otra teoría más reciente plantea que las plumas tenían una función en la selección sexual. ^{[ 2 ]} Sus patrones de plumaje y colores llamativos buscaban atraer al sexo opuesto, al igual que las aves modernas. Mediante nuevas tecnologías para analizar melanosomas bien conservados, los científicos pueden reconstruir el aspecto que tenían las plumas de los dinosaurios fosilizados, revelando que algunas eran bastante vistosas.

Los esfuerzos más recientes para explicar el propósito original de las plumas combinan varias de estas teorías. Ken Dial, investigador de vuelo en la Universidad de Montana-Missoula , muestra cómo los polluelos suelen usar sus plumas batiendo las alas para orientarse en terrenos inclinados. ^{[ 2 ]} Es muy posible que las plumas tuvieran múltiples funciones útiles antes de asociarse con el vuelo.

Las plumas se desarrollan a partir de las papilas dérmicas. Su formación comienza en los folículos, que son invaginaciones que se originan en la epidermis y se extienden hasta la dermis . En la dermis, el folículo y la cavidad pulpar dan origen a la pluma. La cavidad pulpar es el espacio que contiene el folículo. El filamento de la pluma crece rápidamente a partir del folículo debido a la proliferación celular, que consiste en un aumento del número de células como resultado del crecimiento y la división celular en la base del folículo. Estas nuevas células forman dos tejidos distintos: la vaina, que constituye el tejido principal de la pluma, y ​​la pulpa. La vaina es la capa de soporte que rodea la pluma y que se desprende a medida que crece. De manera similar, la pulpa, que protege el núcleo dérmico, también se desprende a medida que la pluma crece. Posteriormente, el tejido principal de la pluma se despliega, lo que provoca la eliminación de la vaina y la pulpa al adquirir su forma funcional. A medida que la pluma crece, su espata, donde se unen el raquis y las barbas, continúa formándose. Cuando la espata termina de desarrollarse, el cálamo comienza a formarse en su base. El cálamo es el cuerpo de la pluma, la parte inferior que permanece principalmente dentro de la cavidad pulpar. A partir de ahí, la pluma está completamente desarrollada y se mantiene así hasta que se produce la muda , momento en el que se desprende. Las plumas se caen durante la muda, que ocurre en diferentes épocas del año según el tipo de ave. Las aves pueden mudar por motivos estacionales, reproductivos y muchos otros.

Existen seis tipos diferentes de plumas: de vuelo, de contorno, plumón, semiplumas, filoplumas y cerdas. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}