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viernes, 26 de junio de 2020

Cómo vuelan los pájaros desde hace 120 millones de años. La actividad de la proteína SHH en el tercer día de incubación es clave para el desarrollo de las plumas.

Un colibrí busca miel en la zona de Guápiles, al este de San José (Costa Rica).
Un colibrí busca miel en la zona de Guápiles, al este de San José (Costa Rica).JEFFREY ARGUEDAS / EFE

El vencejo común puede vivir en el aire, sin posarse, durante casi un año. El colibrí tiene un vuelo comparable al de una mosca. Son las dos especies en las cuales piensa Juan Benito, experto en la evolución de las aves e investigador del departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge, cuando se le pregunta por los pájaros que mejor cumplen esta hazaña. “Se me hace complicado imaginar que se pueda llegar a volar mejor. Estas dos aves no han cambiado mucho en 50 millones de años. El sistema muscular ya ha avanzado mucho desde los dinosaurios voladores. Creo que es la estructura de vuelo definitiva”, comenta.

Esta estructura en cuestión se prepara desde los primeros momentos de incubación del embrión de pollo gracias a señales moleculares de la proteína Sonic Hedgehog (SHH). Las células recuerdan la información recibida para proceder al desarrollo cuando es el momento adecuado. Tanto la posición como la morfología de las plumas se forma gracias a la expresión de esta proteína en torno al tercer día de incubación que dura unos 20 días en total, cifra que varía en función de la especie. Un estudio publicado en la revista Development demuestra que el mismo sistema desarrolla el esqueleto del pájaro y sus plumas, para lo que la SHH juega un papel fundamental.

Una fragata común vuela sobre las playas de Cartagena (Colombia) que permanecen cerradas a causa de la pandemia de coronavirus.

Una fragata común vuela sobre las playas de Cartagena (Colombia) que permanecen cerradas a causa de la pandemia de coronavirus. Una fragata común vuela sobre las playas de Cartagena (Colombia) que permanecen cerradas a causa de la pandemia de coronavirus. RICARDO MALDONADO ROZO / EFE

Marian Ros, investigadora del Instituto de Biomedicina y Biotecnologı́a (CSIC-SODERCAN) de la Universidad de Cantabria y coautora del trabajo, explica que lo más sorprendente fue que, al impedir la señalización de SHH mediante el uso de una droga, no se formaban las plumas de vuelo, es decir, las más complejas, fuertes y largas que constituyen una gran estructura para permitir los primeros impulsos del animal y mantenerlo en el aire.

Esta proteína no es exclusiva de los pájaros y mucho menos de las plumas. Es un elemento genético esencial en la formación de las extremidades de todos los tetrápodos. “Ya se sabía mucho de cómo SHH influye en la formación de los dedos. Es responsable de la graduación y de que cada dedo de la mano sea diferente, pero no se sabía que tenía un papel tan importante para las plumas de vuelo y que mandaba una función adicional", explica la experta. En la evolución de especies, cuando un mecanismo funciona para algo, se suele reutilizar. "Es muy probable que estuviera ya en uso para que los dedos sean diferentes y ahora confirmamos que se utiliza también para hacer plumas más especiales y más grandes”, estima Ros.

El primer dinosaurio que voló se llamaba ‘Archaeopteryx’ y tenía plumas de vuelo idénticas a las de las aves actuales hace 150 millones de años Las plumas son el tejido clave del vuelo y la mayor ventaja de las aves sobre otros animales voladores. Aunque la forma del ala ayude, que el ambiente favorezca el movimiento o que la estructura muscular del animal sea más o menos potente, cada pluma se controla de manera independiente y permite modular el vuelo. Benito lo confirma: “Tienen un mínimo de 30 vértices que les permite controlar el movimiento. Cada pluma actúa. Los pájaros cuentan con una flexibilidad mucho más mayor que cualquier otra especie. El murciélago por ejemplo, solo tiene cinco opciones gracias a sus dedos”. El color de las plumas también es importante. Cuanto más negras, mejor, ya que la melanina les hace más resistentes. “Si miras una paloma blanca verás que tiene la punta de sus alas oscuras. Es por eso. El color da resistencia”, ejemplifica el investigador de la Universidad de Cambridge.

Cuando existían dinosaurios
La proteína SHH se encarga de dibujar el patrón del esqueleto. Desde que existían los dinosaurios, este elemento clave para el crecimiento modificó poco a poco la morfología de las especies y se fueron perdiendo los dedos. Por otro lado, los huesos se aligeraron, pero guardaron la solidez. Lo que eran escamas terminaron siendo plumas. Todo esto para que las especies pudiesen empezar a volar hace 150 millones de años.

Unos de los primeros dinosaurios que voló se llamaba Archaeopteryx y tenía plumas de vuelo idénticas a las de las aves actuales. “En la mayoría de los dinosaurios se encuentran plumas de algún tipo por lo que parece que la evolución de las de vuelo fue un paso fundamental en ese momento”, explica Matthew Towers, coautor e investigador del departamento de Ciencias Biomédicas de Universidad de Sheffield (Reino Unido). Unos 30 millones de años más tarde, llegaron unos importantes cambios en el esqueleto. Uno de ellos es la fusión entre algunas de las vértebras y los huesos de la faja pélvica, según un estudio publicado en la revista PNAS que describe el fósil de pájaro más antiguo encontrado hasta ahora con esta morfología “moderna”.

En esa era muy lejana, algunos animales tenían alas aunque todavía no sirvieran para volar. La comunidad científica asoció la aparición de ese miembro a la selección sexual. “Este estudio no tiene implicaciones en el origen del vuelo porque se estima que las alas es una estructura preexistente que luego se aprovechó”, asegura Benito. En definitiva, la proteína SHH siempre estuvo ahí, pero con el paso del tiempo — a escala geológica — surgieron mutaciones genéticas que la llevaron a desarrollar plumas y permitieron que las aves conquistasen el cielo.

https://elpais.com/ciencia/2020-06-12/como-vuelan-los-pajaros-desde-hace-120-millones-de-anos.html

viernes, 16 de abril de 2010

El riesgo de atravesar en vuelo una nube volcánica

Los cuatro motores del avión 'City of Edinburgh' se pararon en 1982 sobre un volcán en Indonesia.- El accidente se evitó de milagro
A las 20.40 del 24 de junio de 1982, el capitán de la British Airways Eric Moody, a los mandos del Boeing 747 City of Edinburgh que sobrevolaba la isla de Yakarta, tomó el micrófono y anunció flemático a los pasajeros: "Señoras y señores, les habla su capitán. Tenemos un pequeño problema. Los cuatro motores se han parado. Estamos haciendo todo lo posible para ponerlos bajo control. Confío en que no estén ustedes demasiado preocupados". El caso de este vuelo, y de cómo se evitó el accidente que podría haber acabado con la vida los 263 ocupantes de la nave, se estudia todavía en las academias de aviación. Es el principal precedente de los efectos que sobre las aeronaves tienen las nubes volcánicas como la que ha expulsado un volcán islandés y también sobre las consecuencias que este fenómeno geológico tiene para el tráfico aéreo.
Los compuestos volcánicos, la ceniza y la temperatura ahogan los motores y producen una erosión acelerada de las áreas salientes del fuselaje, timones de dirección y alas (los llamados bordes de ataque). Además, al desplazarse, el trayecto de las nubes volcánicas obliga a reordenar sobre la marcha el tráfico aéreo de grandes zonas del planeta, como está ocurriendo ahora en los aeropuertos de Reino Unido .
El vuelo 9 Londres-Auckland, con escalas en Bombay, Madras, Kuala Lumpur, Perth y Melbourne, volaba sobre Yakarta cuando el interior del avión se llenó de humo con un fuerte olor a azufre. El radar mostraba cielo despejado. El personal de cabina había observado sobre el fuselaje el llamado "fuego de San Telmo", una luminiscencia verdosa causada por la electricidad estática. En pocos minutos los cuatro motores se ahogaron y se apagaron. Los pasajeros podían ver a través de los ventanucos que las alas refulgían y soltaban lenguas de fuego, procedentes del carburante inflamado por el rozamiento con la atmósfera.
El avión comenzó a planear mientras perdía altura desde los 11.000 metros. El aparato podría planear durante varios minutos. Entre tanto, el ingeniero de vuelo intentaba arrancar los motores. Ya por debajo del nivel de crucero, a 4.100 metros, cuando las máscaras de oxígeno habían saltado a causa de la pérdida de presión y los pasajeros habían comenzado a redactar mensajes de despedida, el motor número cuatro entró en funcionamiento. Luego comenzaron a funcionar los otros tres motores.
... Al bajar del avión comprobaron que los cristales se habían ahumado y que todas las superficies salientes del avión estaban como lijadas.
Sólo supieron qué había pasado cuando, tras ver el parte meteorológico, comprobaron que había volado a través de una nube volcánica expulsada por el volcán Galunggung, situado en la Isla de Java. Ver más aquí.
(El País, ALBERTO FERRERAS - Madrid - 15/04/2010)
Ver aquí un video de Casablanca