Un pájaro de la era de los dinosaurios revela las raíces de la inteligencia aviar

Algunas aves, como los cuervos, son conocidos por su inteligencia para resolver problemas. El modo en el que evolucionaron sus cerebros para tener este tipo de capacidades esconde numerosas incógnitas. El descubrimiento reciente de un fósil ‘único en su tipo’, denominado Navaornis hestiae, podría transformar nuestra comprensión sobre el origen de la inteligencia de las aves modernas.

Se trata de una especie fósil que conserva el cráneo completo, hallado en un yacimiento en la localidad de Presidente Prudente en el Estado de São Paulo en Brasil. Su descripción se publica hoy en la revista Nature.

“Su cráneo tiene una forma geométricamente moderna, mientras que los detalles anatómicos más finos de los huesos nos indican que, sin embargo, pertenece a un linaje de aves arcaicas que vivió únicamente durante la era Mesozoica y que evolucionaron independiente del linaje de las aves modernas tras separarse de ellas hace más de 130 millones de años”, declara a SINC, Guillermo Navalón Fernández. El científico español es coautor de la investigación y trabaja en el departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge (Reino Unido).

Su cráneo tiene una forma geométricamente moderna, mientras que los detalles anatómicos más finos de los huesos nos indican que, sin embargo, pertenece a un linaje de aves arcaicas que vivió únicamente durante la era Mesozoica

Guillermo Navalón Fernández, Universidad de Oxford

Navaornis debe su nombre a William Nava, director del Museo de Paleontología de Marília, en el estado brasileño de São Paulo, quien descubrió el fósil en 2016. Los investigadores utilizaron tecnología avanzada de escaneo por microtomografía computarizada para reconstruir el cráneo y el cerebro del ave con un detalle extraordinario.

Todas las aves modernas pertenecen a un clado denominado Neornithes. Sin embargo, durante la era de los dinosaurios existía otro distinto: los enantiornitinos. A este grupo pertenecería Navaornis. Estas aves primitivas, que eran muy diversas, se extinguieron a finales del Cretácico.

“El cerebro de esta nueva especie también combina características arcaicas que observamos en Archaeopteryx —una de las primeras aves— y dinosaurios no aviarios (cerebelo pequeño) y peculiaridades que hasta la fecha creíamos únicas de aves modernas, como la conexión cerebro y médula ventral, por ejemplo”, apunta el científico.

Antes de este descubrimiento, el conocimiento sobre la transición evolutiva entre el cerebro del Archaeopteryx y el de las aves modernas era prácticamente inexistente.

El ambiente original donde vivió Navaornis era un desierto con arena de grano fino con pequeños riachuelos de poco caudal

Guillermo Navalón Fernández

El experto añade: “También tiene características a medio camino entre estos dos puntos, como un telencéfalo, la zona responsable de cognición compleja en aves y mamíferos, de tamaño intermedio”.

Estos fósiles llenan un vacío de 70 millones de años en nuestro conocimiento de la evolución del singular cerebro de las aves. ‘Navaornis hestiae’. / Júlia d’Oliveira

Llenar un vacío en la evolución

Hasta ahora, se han encontrado pocos fósiles de enantiornitinos con cráneos completos conservados, lo que dejaba un gran vacío en la comprensión de la evolución de la neuroanatomía de las aves.

Navaornis vivía en lo que hoy es Brasil durante el Cretácico Superior, hace unos 80 millones de años. El cráneo descubierto tiene un esqueleto adjunto y está extraordinariamente bien conservado.

“El ambiente original donde vivió Navaornis era un desierto con arena de grano fino con pequeños riachuelos de poco caudal”, apunta Navalón Fernández. “Aunque los estudios tafonómicos en la localidad son aún preliminares, creemos que esa combinación de arena y poca corriente permitió que los restos óseos de las aves y otros animales que vivieron en la región no se rompiesen o erosionases y por tanto se preservaran de manera excepcional”, continúa.

De esta forma, este fósil se convierte en una muestra única para ‘leer’ la información oculta de la evolución de estos vertebrados. “Usamos la metáfora de la ‘piedra Rosetta’ porque igual que el célebre artefacto histórico nos permitió entender la conexión entre los jeroglíficos egipcios y el griego antiguo, Navaornis nos permite entender la conexión entre el arcaico cerebro de Archaeopteryx, una de las primeras aves, y el cerebro de las aves modernas, único entre todos los linajes de reptiles”, ejemplifica el científico.

Usamos la metáfora de la ‘piedra Rosetta’ porque Navaornis nos permite entender la conexión entre el arcaico cerebro de Archaeopteryx, una de las primeras aves, y el cerebro de las aves modernas

Guillermo Navalón Fernández

El fósil llena un vacío de 70 millones de años en nuestra comprensión de cómo evolucionó el cerebro de las aves: entre el Archaeopteryx de hace 150 millones de años, el dinosaurio parecido a un pájaro más antiguo conocido, y las aves que viven en la actualidad.

Navaornis tenía aproximadamente el tamaño de un estornino pinto, un poco más grande que un gorrión, pero más pequeño que una urraca o un arrendajo.

Reconstrucción de ‘Navaornis hestiae’ en su entorno de 80 millones de años. / J. d’Oliveira

Reconstrucción digital

La extraordinaria conservación tridimensional del cráneo permitió a los investigadores reconstruir digitalmente el cerebro del ave. “Antes de Navaornis no teníamos apenas fósiles en un estado de preservación 3D suficiente para poder reconstruir la forma del cerebro de aves evolutivamente intermedias entre estos dos puntos. Por tanto, esta nueva especie, nos permite entender la secuencia evolutiva que conecta los cerebros arcaicos de las primeras aves, con los cerebros agrandados y globulares de las aves modernas”, confirma el científico.

“La realidad es que nuestro conocimiento sobre la conexión entre la forma del cerebro y el comportamiento, ecología o capacidades cognitivas en aves actuales es aún muy pobre. Sin un marco comparativo sólido en aves modernas, no podemos especular mucho al respecto de estas capacidades en aves fósiles de las que solo tenemos la forma (y no podemos observar el comportamiento)”, recalca Navalón Fernández.

La realidad es que nuestro conocimiento sobre la conexión entre la forma del cerebro y el comportamiento, ecología o capacidades cognitivas en aves actuales es aún muy pobre

Guillermo Navalón Fernández

Las características primitivas del cerebro incluyen un cerebelo pequeño —la parte del cerebro involucrada en el movimiento y el equilibrio— y un cerebro débilmente expandido o telencéfalo —la parte más grande del cerebro, responsable de la cognición de nivel superior—.  Por el contrario, Navaornis tenía un cerebro más grande que Archaeopteryx, lo que sugiere que poseía capacidades cognitivas más avanzadas que los primeros dinosaurios similares a las aves.

Las semejanzas con las aves modernas incluyen la falta de dientes, ojos grandes y un cráneo alto y globular. Los hallazgos ayudan a aclarar el momento y el orden en que evolucionaron las características neuroanatómicas distintivas de las aves, según los autores.

Si bien Navaornis es uno de los fósiles de aves mejor conservados jamás encontrados de la Era Mesozoica, los investigadores creen que muchos más hallazgos del yacimiento brasileño donde fue encontrado podrían ofrecer más conocimientos sobre la evolución de las aves.

Parte de mi programa de investigación presente y futuro pretende expandir nuestro conocimiento en esta área, pero aún nos llevará años realmente entender estos aspectos

Guillermo Navalón Fernández

“Parte de mi programa de investigación presente y futuro pretende expandir nuestro conocimiento en esta área, pero aún nos llevará años realmente entender estos aspectos. Mientras tanto solo podemos especular. Por ejemplo, Navaornis tiene un telencéfalo intermedio en tamaño relativo entre Archaeopteryx y aves modernas. Esta área del cerebro, en aves modernas (en mamíferos incluye el neocórtex), interviene en funciones de cognición complejas, y el tamaño relativo parece estar relacionado con algunos aspectos de esta complejidad cognitiva”.

Todo ello, “nos permite especular con que quizás Navaornis tendría capacidades cognitivas más complejas que Archaeopteryx o los dinosaurios no aviarios, pero menor que las aves modernas”, concluye el científico de la Universidad de Cambridge.

Navaornis es el más reciente de un cuarteto de aves fósiles del Mesozoico descritas por el grupo de investigación de Field desde 2018, uniéndose a Ichthyornis, Asteriornis (el «pollo maravilloso») y Janavis.

Referencia:

Guillermo Navalón Fernández et al. “Cretaceous bird from Brazil informs the evolution of the avian skull and brain”. Nature