De grote snavel van een oude vogel is baanbrekend

Elke dag ontdekken wetenschappers verrassende nieuwe informatie die ons begrip van de oude wereld een nieuwe wending geeft.

De laatste baanbrekende ontdekking betreft een vogel uit het late Krijt met een zeer grote snavel – zo groot dat hij een nieuwe koers in de evolutionaire geschiedenis heeft uitgezet.

In een studie die woensdag in Nature is gepubliceerd, beschrijven onderzoekers een tot dan toe onbekende soort, Falcatakely forsterae, een oude vogel met een ongewoon grote snavel die lijkt op die van een moderne toekan.

Grote vogel – De onderzoekers ontdekten het fossiel van deze onbekende vogelsoort tien jaar geleden voor het eerst in Madagaskar.

Maar het fossiele specimen was broos en bevatte veel kleine botjes, dus het werd pas in 2017 volledig geanalyseerd. Maar toen de onderzoekers eenmaal door de kleine fragmenten heen waren, realiseerden ze zich dat ze iets heel bijzonders hadden opgegraven.

“Zodra we begonnen met het voorzichtig verwijderen van het gesteente rond die delicate botten, was het heel snel duidelijk dat het zoiets is als, ‘Oh, oké, we hebben hier iets heel gaafs,'” Patrick O’Connor, hoofdauteur van de studie en hoogleraar Anatomische Wetenschappen aan de Ohio University, vertelt Inverse.

Nadat ze de rots hadden verwijderd, gebruikten de wetenschappers microcomputed tomography-scanners om gegevens te verzamelen om de schedel van het schepsel in 3D te simuleren. Zij gebruikten toen 3D-printing om een replica van de vogelschedel te bouwen.

“Er is een heleboel digitale modellering die gaat in gewoon begrijpen, weet je, wat de anatomie is in dit nieuwe dier,” zegt O’Connor.

Onderzoekers noemden de soort Falcatakely (wat ruwweg ‘kleine vliegende sikkel’ betekent) voor zijn uniek gevormde gezicht. Zij classificeerden Falcatakely als een enantiornithine vogel, een “groep van vogels die leefden in de tijd van de dinosaurussen,” zegt O’Connor. Deze vogels hadden vaak tanden en klauwen op hun vleugels. Alle bekende soorten zijn nu uitgestorven.

Toch is Falcatakely anders dan de meeste andere oude vogels die ook 65-250 miljoen jaar geleden leefden. Hoewel vogels uit dit tijdperk – dat bekend staat als de Krijtperiode – uiteenlopende lichaamsvormen hadden, leken ze wat hun gezichten betreft vrij veel op elkaar.

Gezichtstijd – Maar met zijn lange, diepe snavel doorbrak Falcatakely de mal.

“We zien dat Falcatakely een sterk afwijkende vorm van het gezicht heeft in vergelijking met al het andere waarmee hij verwant is,” zegt O’Connor.

De grote snavel van deze vogel lijkt meer op die van moderne vogels.

Dit is een merkwaardige bevinding. Moderne vogels zijn veel diverser dan oude vogels als het gaat om hun gezicht. Anatomie kan helpen het verschil te verklaren tussen de meeste oude vogels – afgezien van de Falcatakely – en moderne vogels. Het komt allemaal neer op een botje in hun schedel: het premaxilla botje. Dit bot bevindt zich aan de bovenkant van de snavel van een vogel en oude vogels schijnen dit bot niet te hebben gebruikt om zich te voeden, terwijl moderne vogels dit wel doen.

“Al die verscheidenheid in de moderne gezichtsvorm van vogels wordt echt aangedreven door een bot dat het premaxilla bot wordt genoemd,” zegt O’Connor. “En dat is het bot dat al deze gekke differentiatie doet tijdens de ontwikkeling om je die enorme reeks gezichtsvormen te geven die we vandaag om ons heen zien.”

Aangespoord door de unieke gezichtsvorm van de Falcatakely, wilden de onderzoekers begrijpen “wat de gezichtsvorm drijft, niet alleen bij moderne vogels en bij enantiornithine vogels,” volgens O’Connor.

Ze vergeleken de botstructuur van de nieuw ontdekte vogel met andere wezens – waaronder niet-aviaanse, zoals dinosauriërs.

“We nemen een breder perspectief om te zeggen, oké, we kunnen kijken naar een volledig scala van dieren die relatief nauw aan elkaar verwant zijn. Sommige daarvan zijn moderne vogels, sommige zijn Mesozoïsche vogels en dan die niet-aviaanse dinosauriërs die de meest nabije verwanten zijn van de vogelstraling,” zegt O’Connor.

Ze ontdekten dat de Falcatakely een soortgelijk uiterlijk kan hebben gehad als moderne vogels als gevolg van convergente evolutie, die optreedt wanneer niet-verwante dieren op soortgelijke manieren evolueren en dezelfde eigenschappen delen. Maar in tegenstelling tot moderne vogels, krijgt de Falcatakely zijn brede snavel door het vergroten van het kaakbeen, een ander bot in de schedel.

“Het punt van de convergentie is dat het wel die algemene algemene vorm heeft, maar het doet het niet door het wijzigen van dezelfde botten van het gezicht die we zien bij moderne vogels,” zegt O’Connor. Integendeel, de snavel van deze vogel staat dichter bij de structuur van een van de meest woeste dinosaurussen – velociraptors.

“Het gebruikt wat we hebben beschreven als een soort primitieve rangschikking van botstructuur die meer lijkt op dingen als de velociraptor of microraptor.”

Een nieuw pad – De bevindingen kerven een nieuw pad in het fossielenbestand en zetten de overtuigingen van wetenschappers over hoe oude vogels eruit kunnen hebben gezien, op zijn kop.

“We zouden nooit hebben voorspeld dat zoiets als dit een grote, grote snavel zou hebben, en dat die gebaseerd zou zijn op de bovenkaak, omdat we dat nog nooit eerder in het fossielenbestand hebben gezien,” zegt O’Connor

Maar belangrijker is dat de studie ons begrip van vogels in de oudheid en hoe ze zijn geëvolueerd, opnieuw vormgeeft.

“Vogels die in het Mesozoïcum leefden, waren veel diverser dan wat we ooit hebben geweten,” zegt O’Connor.

Abstract: Vogels van het Mesozoïcum vertonen een aanzienlijke diversiteit in grootte, vluchtaanpassingen en veerorganisatie1-4, maar vertonen relatief geconserveerde patronen van snavelvorm en ontwikkeling5-7. Hoewel Neornithische (dat is, kroongroep) vogels ook beperkingen vertonen in de ontwikkeling van het gezicht8,9, hebben zij relatief diverse snavelmorfologieën die geassocieerd worden met een scala aan voedings- en gedragsecologieën, in tegenstelling tot Mesozoïsche vogels. Hier beschrijven wij een kraaiachtige stengelvogel, Falcatakely forsterae gen. et sp. nov., uit het Laat-Krijt tijdperk van Madagascar, die een lang en diep rostrum heeft, een uiting van snavelmorfologie die tot nu toe onbekend was onder Mesozoïsche vogels en oppervlakkig lijkt op die van een verscheidenheid van vogels uit de kroongroep (bijvoorbeeld toekans). Het rostrum van Falcatakely bestaat uit een uitgestrekte edentate maxilla en een kleine tanddragende premaxilla. Morfometrische analyses van individuele benige elementen en de driedimensionale vorm van het rostrum onthullen de ontwikkeling van een neornithine-achtige gezichtsanatomie ondanks het behoud van een maxilla-premaxilla organisatie die vergelijkbaar is met die van niet-avialen theropoden. Het patroon en de toegenomen hoogte van het rostrum bij Falcatakely onthult een mate van ontwikkelingsstabiliteit en toegenomen morfologische dispariteit die voorheen onbekend was bij vroege vertakkende avialanen. Expressie van dit fenotype (en veronderstelde ecologie) in een stengelvogel onderstreept dat consolidatie tot het neornithine-achtige, premaxilla-gedomineerde rostrum geen evolutionaire voorwaarde was voor snavelvergroting.