Muinaisen linnun suuri nokka avaa uutta tietä

Tutkijat löytävät joka päivä hätkähdyttävää uutta tietoa, joka muokkaa käsitystämme muinaisesta maailmasta.

Viimeisin mullistava löytö koskee liitukauden loppupuolelta peräisin olevaa lintua, jolla on erittäin suuri nokka – niin suuri, että se viitoittaa evoluutiohistoriaa uudella tavalla.

Nature-lehdessä keskiviikkona julkaistussa tutkimuksessa tutkijat kuvaavat aiemmin tuntemattoman lajin, Falcatakely forsterae, muinaislinnun, jolla on epätavallisen suuri nokka, joka muistuttaa nykyaikaisen tukaanin nokkaa.

Suuri lintu – Tutkijat löysivät tämän tuntemattoman lintulajin fossiilin ensimmäisen kerran kymmenkunta vuotta sitten Madagaskarilta.

Mutta fossiilinäyte oli hauras ja sisälsi paljon pieniä luita, joten se analysoitiin täysin vasta vuonna 2017. Mutta kun tutkijat olivat jäsentäneet pikkuruiset fragmentit, he tajusivat kaivaneensa esiin jotain todella erikoista.

”Heti kun aloimme varovasti irrottaa kiveä noiden herkkien luiden ympäriltä, kävi hyvin nopeasti selväksi, että tässä on jotain todella siistiä”, tutkimuksen pääkirjoittaja ja Ohiossa toimivan yliopiston anatomiatieteiden professori Patrick O’Connor kertoo Inverse-sivustolle.

Kiven irrottamisen jälkeen tutkijat käyttivät mikrotietokonetomografiaskannereita kerätäkseen tietoja, joiden avulla he pystyivät simuloimaan olennon kalloa 3D:nä. Sitten he käyttivät 3D-tulostusta rakentaakseen kopion linnun kallosta.

”On paljon digitaalista mallintamista, jonka avulla vain ymmärretään, tiedäthän, mikä tämän uuden eläimen anatomia on”, O’Connor sanoo.

Tutkijat nimesivät lajin Falcatakelyksi (tarkoittaa karkeasti ’pientä lentävää sirppiä’) sen ainutlaatuisen muotoisten kasvojen vuoksi. He luokittelivat Falcatakelyn enantiornitiinilinnuksi, ”ryhmäksi lintuja, jotka olivat elossa dinosaurusten aikana”, O’Connor sanoo. Näillä linnuilla oli usein hampaat ja kynnet siivissään. Kaikki tunnetut lajit ovat nyt kuolleet sukupuuttoon.

Mutta Falcatakely poikkeaa useimmista muista muinaisista linnuista, jotka myös elivät 65-250 miljoonaa vuotta sitten. Vaikka tämän aikakauden – jota kutsutaan liitukaudeksi – linnuilla oli moninaiset ruumiinmuodot, kasvojen osalta ne näyttivät yleensä melko samanlaisilta.

Kasvojen aika – Pitkällä, syvällä nokallaan Falcatakely kuitenkin rikkoi muotin.

”Huomaamme, että Falcatakelyllä on massiivisesti poikkeava kasvojen muoto verrattuna mihinkään muuhun, jonka kanssa se on sukua”, O’Connor sanoo.

Tämän linnun suuri nokka muistuttaa enemmän nykyaikaisten lintujen nokkia.

Tämä on kummallinen havainto. Nykyaikaiset linnut ovat kasvojensa suhteen paljon monimuotoisempia kuin muinaiset. Anatomia voi auttaa selittämään eron useimpien muinaisten lintujen – Falcatakelia lukuunottamatta – ja nykyaikaisten lintujen välillä. Kyse on niiden kallossa olevasta luusta: premaxilla-luu. Muinaiset linnut eivät näytä käyttäneen tätä nokan yläosassa sijaitsevaa luuta ruokailuun, kun taas nykylinnut käyttävät sitä.

”Kaikki tämä monimuotoisuus nykyaikaisten lintujen kasvojen muodoissa johtuu oikeastaan luusta nimeltä premaxilla-luu”, O’Connor sanoo. ”Ja se on luu, joka tekee kaiken tämän hullun erilaistumisen kehityksen aikana, jotta saadaan aikaan se valtava valikoima kasvojen muotoja, joita näemme nykyään ympärillämme.”

Falcatakelyn ainutlaatuisen kasvojen muodon innoittamana tutkijat halusivat O’Connorin mukaan ymmärtää, ”mikä ohjaa kasvojen muotoa, ei vain nykyaikaisilla linnuilla eikä enantiornitiinilinnuilla”.

He vertasivat äskettäin löydetyn linnun luurakennetta muihin olentoihin – myös muihin kuin aavikkolintuihin, kuten dinosauruksiin.

”Otamme laajemman näkökulman sanoaksemme, että okei, voimme tarkastella koko joukkoa eläimiä, jotka ovat suhteellisen läheistä sukua toisilleen. Osa niistä on nykylintuja, osa mesotsooisia lintuja ja sitten niitä ei-avisia dinosauruksia, jotka ovat lähimpiä sukulaisia lintusäteilylle”, O’Connor sanoo.

Työntekijät havaitsivat, että Falcatakelyllä on saattanut olla samankaltainen ulkomuoto kuin nykylinnuilla konvergentin evoluution seurauksena, joka tapahtuu, kun toisiinsa liittymättömät eläimet kehittyvät samankaltaisilla tavoilla ja jakavat samoja piirteitä. Mutta toisin kuin nykylinnut, Falcatakely saa leveän nokkansa laajentamalla leukaluuta, toista kallon luuta.

”Konvergenssin pointti on se, että sillä on tämä yleinen kokonaismuoto, mutta se ei saa sitä aikaan muokkaamalla samoja kasvojen luita, joita näemme nykylinnuilla”, O’Connor sanoo. Pikemminkin tämän linnun nokka on lähempänä yhden hurjimpien dinosaurusten – velociraptorien – rakennetta.

”Se käyttää sellaista, jota olemme kuvailleet eräänlaisena primitiivisenä luurakenteen järjestelynä, joka muistuttaa enemmän velociraptorin tai mikroraptorin kaltaisia lajeja”.”

Uutta polkua – Löydökset raivaavat uuden polun fossiiliaineistoon ja mullistavat tiedemiesten uskomuksia siitä, miltä muinaiset linnut saattoivat näyttää.

”Emme olisi koskaan ennustaneet, että jollakin tällaisella olisi, tiedättehän, suuri ja suuri nokka, ja että se perustuisi yläleukaan, koska emme ole koskaan aiemmin nähneet sellaista fossiilisessa aineistossa”, O’Connor sanoo

Mutta vielä tärkeämpää on, että tutkimus muuttaa käsitystämme muinaisista linnuista ja siitä, miten ne kehittyivät.

”Mesotsooisella kaudella eläneet linnut olivat paljon monimuotoisempia kuin mitä olemme koskaan tienneet”, O’Connor sanoo.

Tiivistelmä: Mesotsooisella kaudella eläneet linnut ovat huomattavan monimuotoisia koon, lentosopeutumisen ja höyhenorganisaation1-4 suhteen, mutta niillä on suhteellisen säilyneitä nokan muodon ja kehityksen malleja5-7. Vaikka neornitiinilinnuilla (eli kruunuryhmän linnuilla) on myös rajoituksia kasvojen kehityksessä8,9, niillä on verrattain erilaisia nokkamorfologioita, jotka liittyvät erilaisiin ruokinta- ja käyttäytymisekologioihin, toisin kuin mesotsooisilla linnuilla. Tässä kuvaamme Madagaskarin myöhäisliitukauden aikakaudelta peräisin olevan variksenkokoisen kantalinnun, Falcatakely forsterae gen. et sp. nov., jolla on pitkä ja syvä rostrum, mikä on mesotsooisten lintujen keskuudessa aiemmin tuntematon nokan morfologian ilmentymä ja joka on pinnallisesti samankaltainen kuin monilla kruunuryhmän linnuilla (esimerkiksi tukaaneilla). Falcatakelyn rostrum koostuu laajasta hampaattomasta yläleuasta ja pienestä hampaita kantavasta etuleuasta. Yksittäisten luisten elementtien morfometriset analyysit ja kolmiulotteinen rostrumin muoto paljastavat, että kasvojen anatomia on kehittynyt neornitiinin kaltaiseksi huolimatta siitä, että maxilla-premaxilla-organisaatio on säilynyt samankaltaisena kuin ei-aviaalisilla theropodeilla. Falcatakelyn rostrumin kuviointi ja lisääntynyt korkeus paljastavat sellaista kehitysvajavuutta ja lisääntynyttä morfologista epäyhtenäisyyttä, jota ei aiemmin tunnettu varhaisissa haarautuvissa avialaneissa. Tämän fenotyypin (ja oletetun ekologian) ilmeneminen kantalinnussa korostaa sitä, että vakiintuminen neornitiinin kaltaiseen, premaxillaa dominoivaan rostrumiin ei ollut evolutiivinen edellytys nokan suurentumiselle.