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Las plumas de vuelo son impresionantes innovaciones evolutivas que permitieron a las aves conquistar los cielos. Un estudio liderado por Matthew Towers (University of Sheffield, UK) y Marian Ros (IBBTEC; CSIC-SODERCAN-Universidad de Cantabria) y publicado en la revista Development, revela ahora que la identidad de las plumas de vuelo se establece gracias a Sonic hedgehog – una molécula señalizadora bien conocida por ser la que proporciona la identidad a los dedos de las extremidades, es decir, de la que depende que el pulgar sea diferente del meñique. Estos hallazgos sugieren que la evolución de las plumas de vuelo conllevó la reutilización de un mecanismo ya preexistente para dar identidad a los dedos.

El vuelo y las plumas siempre ha fascinado sobremanera a los hombres. En el embrión de ave, las plumas surgen como pequeños abultamientos, engrosamientos de le epidermis, que progresivamente forman folículos de los cuales se forman las plumas, que son estructuras queratinosas. No todas las plumas son iguales, basta por ejemplo comparar las plumas del pecho de un petirrojo con las de sus alas. Experimentos de embriología clásica en la década de los 50 del pasado siglo, ya establecieron que la identidad de las plumas, es decir, si es un plumón o una remera, se determina en etapas tempranas del desarrollo, mucho antes de que se forme el esbozo inicial de la misma. Sin embargo, en los cerca de 70 años que han trascurrido desde entonces, todavía no se han identificado las señales que regulan la identidad de las plumas.

Bajo el título 'Sonic hedgehog specifies flight feather positional information in avian wings', este nuevo estudio revela que las plumas de vuelo requieren Sonic hedgehog (Shh), una molécula señalizadora bien conocida por sus importantes funciones durante el desarrollo embrionario incluyendo el desarrollo de los dedos. Usando embriones de pollo, los científicos encontraron que Shh se requiere en los estadios más tempranos del desarrollo de la extremidad para que el ave forme plumas de vuelo. También identifican una serie de genes que pueden estar implicados en este proceso. Además, descubren que Shh funciona en una secuencia temporal definida para especificar las diferentes identidades de las plumas, de manera similar a cómo especifica las identidades de los dedos. Esta similitud sugiere que la red de regulación génica usada para dar identidad a los dedos se reutilizó para el desarrollo de las plumas durante la evolución.

Los autores del trabajo comentan que "las plumas de vuelo son una de las adaptaciones evolutivas más importantes que permitieron volar a los pájaros. En este trabajo mostramos que los dedos y las plumas comparten programas de desarrollo extraordinariamente similares, lo que proporciona una nueva percepción de como evolucionaron las alas para permitir el vuelo".

Los investigadores esperan poder continuar este trabajo tratando de entender cómo la exposición temprana a Shh se memoriza para permitir la formación de las plumas de vuelo mucho más tarde durante el desarrollo.

Referencia del artículo: Busby, L., Aceituno, C., McQueen, C., Rich, C.A., Ros, M.A., Towers, M. (2020) Sonic hedgehog specifies flight feather positional information in avian wings. Development, 147, dev188821. doi: 10.1242/dev.188821

Pie de figura: Injertos de células productoras de Sonic hedgehog causan duplicación del ala incluyendo las plumas (Foto de M.A. Towers).