Egy ősi madár nagy csőre új utat nyit

Minden nap megdöbbentő új információkat tárnak fel a tudósok, amelyek átformálják az ősi világról alkotott képünket.

A legutóbbi úttörő felfedezés egy késő kréta időszakból származó madárra vonatkozik, amelynek nagyon nagy csőre van – olyan nagy, hogy új irányt mutat az evolúció történetében.

A Nature-ben szerdán megjelent tanulmányban a kutatók egy eddig ismeretlen fajt, a Falcatakely forsterae-t írják le, egy ősi madarat, amelynek szokatlanul nagy csőre hasonlít egy mai tukánéhoz.

Nagy madár – A kutatók először egy évtizeddel ezelőtt fedezték fel ennek az ismeretlen madárfajnak a fosszíliáját Madagaszkáron.

A fosszilis példány azonban törékeny volt és sok apró csontot tartalmazott, ezért csak 2017-ben elemezték ki teljesen. De amint a kutatók átnézték az apró töredékeket, rájöttek, hogy valami igazán különlegeset tártak fel.

“Amint elkezdtük óvatosan eltávolítani a kőzetet a finom csontok körül, nagyon gyorsan nyilvánvalóvá vált, hogy “Ó, oké, van itt valami nagyon szép” – mondja Patrick O’Connor, a tanulmány vezető szerzője és az Ohio Egyetem anatómiai tudományok professzora az Inverse-nek.

A kőzet eltávolítása után a tudósok mikrokomputertomográfiás szkennerrel gyűjtöttek adatokat, hogy 3D-ben szimulálják a lény koponyáját. Ezután 3D-nyomtatással elkészítették a madár koponyájának másolatát.

“Rengeteg digitális modellezésre van szükség ahhoz, hogy megértsük, milyen az anatómia ebben az új állatban” – mondja O’Connor.

A kutatók egyedi formájú arcáról nevezték el a fajt Falcatakelynek (ami nagyjából azt jelenti, hogy “kis repülő sarló”). A Falcatakelyt az enantiornitin madarak közé sorolták, “azon madarak csoportjába, amelyek a dinoszauruszok idején éltek” – mondja O’Connor. Ezeknek a madaraknak gyakran voltak fogaik és karmaik a szárnyaikon. Az összes ismert faj mára kihalt.

A Falcatakely azonban eltér a legtöbb más ősi madártól, amelyek szintén 65-250 millió évvel ezelőtt éltek. Bár a madarak ebből a korszakból – amelyet kréta korszaknak nevezünk – változatos testformákkal rendelkeztek, az arcukat tekintve általában nagyjából ugyanúgy néztek ki.

Az arcidő – De hosszú, mély csőrével a Falcatakely megtörte a formát.

“Látjuk, hogy a Falcatakelynek masszívan eltérő arcformája van minden máshoz képest, amivel rokonságban áll” – mondja O’Connor.

Ez a madár nagy csőre jobban hasonlít a modern madarakéhoz.

Ez egy különös felfedezés. A modern madarak sokkal változatosabbak, mint az ősi madarak, ami az arcukat illeti. Az anatómia segíthet megmagyarázni a különbséget a legtöbb ősi madár – a falkafélék kivételével – és a modern madarak között. Az egész a koponyájukban lévő egy csontra vezethető vissza: a premaxilla csontra. A madarak csőrének tetején található, és úgy tűnik, hogy az ősi madarak nem használták ezt a csontot táplálkozásra, míg a mai madarak igen.

“A modern madarak arcformájának egész változatosságát valójában egy csont, a premaxilla csont határozza meg” – mondja O’Connor. “És ez az a csont, amely a fejlődés során végzi ezt az őrült differenciálódást, és adja azt a rengetegféle arcformát, amit ma látunk magunk körül.”

A Falcatakely egyedi arcformáján felbuzdulva a kutatók meg akarták érteni, hogy O’Connor szerint “mi határozza meg az arcformát, nemcsak a modern madaraknál, hanem az enantiornitikus madaraknál is”.

Az újonnan felfedezett madár csontszerkezetét más élőlényekkel – köztük nem őslényekkel, például dinoszauruszokkal – hasonlították össze.

“Szélesebb perspektívából azt mondjuk, hogy oké, megnézhetjük az állatok teljes skáláját, amelyek viszonylag szoros rokonságban állnak egymással. Néhányuk a modern madarak, néhányuk a mezozoikus madarak, majd azok a nem őslény dinoszauruszok, amelyek a legközelebbi rokonai a madársugárzásnak” – mondja O’Connor.

Felfedezték, hogy a Falcatakely a konvergens evolúció eredményeként hasonlíthatott a modern madarakhoz, ami akkor következik be, amikor a nem rokon állatok hasonló módon fejlődnek és ugyanazokat a tulajdonságokat osztják meg. A modern madaraktól eltérően azonban a Falcatakely széles csőrét a koponya egy másik csontjának, az állkapocscsontnak a bővítésével kapta.

“A konvergencia lényege, hogy az általános általános alakja megvan, de nem az arc ugyanazon csontjainak módosításával, mint amit a modern madaraknál látunk” – mondja O’Connor. Inkább ennek a madárnak a csőre közelebb áll az egyik legvadabb dinoszaurusz – a velociraptorok – szerkezetéhez.

“Azt használja, amit mi egyfajta primitív csontszerkezeti elrendezésként írtunk le, ami jobban hasonlít az olyan dolgokhoz, mint a velociraptor vagy a mikroraptor.”

Új út – Az eredmények új utat vágnak a fosszilis feljegyzésekben, és felborítják a tudósok elképzeléseit arról, hogyan nézhettek ki az ősi madarak.

“Soha nem jósoltuk volna meg, hogy valami ilyesminek, tudod, nagy és nagy csőre lesz, és hogy a felső állkapocsra épül, mert ilyet még soha nem láttunk a fosszilis feljegyzésekben” – mondja O’Connor

De ami ennél is fontosabb, a tanulmány átformálja az ősi madarakról és azok fejlődéséről alkotott képünket.

“A mezozoikumban élő madarak sokkal változatosabbak voltak, mint amit eddig ismertünk” – mondja O’Connor.

Összefoglaló: A mezozoikumban élő madarak jelentős változatosságot mutatnak a méret, a repüléshez való alkalmazkodás és a tollak szerveződése terén1-4, de viszonylag konzervált mintákat mutatnak a csőr alakjában és fejlődésében5-7. Bár a neornitikus (azaz a koronacsoportba tartozó) madarak is mutatnak korlátozottságot az arcfejlődésben8,9, a mezozoikus madarakkal ellentétben viszonylag változatos csőrmorfológiával rendelkeznek, amely különböző táplálkozási és viselkedési ökológiákhoz társul. Itt egy varjúméretű szárnyasmadarat (Falcatakely forsterae gen. et sp. nov.) írunk le Madagaszkár késő kréta korszakából, amely hosszú és mély rostrummal rendelkezik, a csőrmorfológia olyan kifejeződése, amely korábban ismeretlen volt a mezozoikus madarak körében, és felületesen hasonlít számos koronacsoportba tartozó madáréhoz (például a tukánokéhoz). A Falcatakely rostrumát egy kiterjedt fogatlan maxilla és egy kis fogazott premaxilla alkotja. Az egyes csontelemek morfometriai elemzése és a rostrum háromdimenziós alakja a neornitisz-szerű arc anatómia kialakulását mutatja, annak ellenére, hogy a maxilla-premaxilla szerveződés megmaradt, ami hasonló a nem avián theropodákéhoz. A rostrum mintázódása és megnövekedett magassága a Falcatakelyben olyan mértékű fejlődési labilitásról és fokozott morfológiai eltérésről árulkodik, amely korábban ismeretlen volt a korai elágazó avialisoknál. E fenotípus kifejeződése (és feltételezett ökológiája) egy szárnyas madárban aláhúzza, hogy a neornitisz-szerű, premaxilla-dominált rostrumra való konszolidáció nem volt evolúciós előfeltétele a csőrnagyobbodásnak.