Wielki dziób starożytnego ptaka otwiera nowe możliwości

Codziennie naukowcy odkrywają nowe, zaskakujące informacje, które zmieniają nasze rozumienie starożytnego świata.

Najnowsze przełomowe odkrycie dotyczy ptaka z późnej kredy z bardzo dużym dziobem – tak dużym, że wyznacza nowy kierunek w historii ewolucji.

W badaniu opublikowanym w środę w Nature naukowcy opisują nieznany wcześniej gatunek, Falcatakely forsterae, starożytnego ptaka z niezwykle dużym dziobem przypominającym dziób współczesnego tukana.

Big Bird – Naukowcy po raz pierwszy odkryli skamielinę tego nieznanego gatunku ptaka dekadę temu na Madagaskarze.

Ale okaz skamieliny był kruchy i zawierał wiele małych kości, więc nie został w pełni przeanalizowany aż do 2017 roku. Ale kiedy badacze przebrnęli przez drobne fragmenty, zdali sobie sprawę, że odkryli coś naprawdę wyjątkowego.

„Jak tylko zaczęliśmy ostrożnie usuwać skałę z okolic tych delikatnych kości, bardzo szybko stało się jasne, że to jest jak, 'Och, w porządku, mamy tu coś naprawdę schludnego'”, powiedział Inverse Patrick O’Connor, główny autor badania i profesor nauk anatomicznych na Uniwersytecie Ohio.

Po usunięciu skały, naukowcy użyli skanerów tomografii mikrokomputerowej, aby zebrać dane do symulacji czaszki stworzenia w 3D. Następnie użyli druku 3D, aby zbudować replikę czaszki ptaka.

„Jest wiele modelowania cyfrowego, które pozwala zrozumieć, jaka jest anatomia tego nowego zwierzęcia”, mówi O’Connor.

Badacze nazwali gatunek Falcatakely (co w przybliżeniu oznacza „mały latający sierp”) ze względu na jego unikalnie ukształtowaną twarz. Sklasyfikowali Falcatakely jako ptaka enantiornithine, „grupę ptaków, które żyły w czasach dinozaurów”, mówi O’Connor. Ptaki te często miały zęby i szpony na skrzydłach. Wszystkie znane gatunki są obecnie wymarłe.

Jeszcze, Falcatakely jest niepodobny do większości innych starożytnych ptaków, które również żyły 65-250 milionów lat temu. Chociaż ptaki z tej epoki – znanej jako okres kredowy – miały zróżnicowane kształty ciała, kiedy przyszło do ich twarzy, mają tendencję do wyglądania całkiem tak samo.

Czas twarzy – Ale dzięki długiemu, głębokiemu dziobowi, Falcatakely złamał formę.

„Widzimy, że Falcatakely ma masywnie rozbieżny kształt twarzy w porównaniu z czymkolwiek innym, z czym jest spokrewniony” – mówi O’Connor.

Duży dziób tego ptaka bardziej przypomina dzioby współczesnych ptaków.

Jest to ciekawe odkrycie. Współczesne ptaki są znacznie bardziej zróżnicowane niż te starożytne, jeśli chodzi o ich twarze. Anatomia może pomóc wyjaśnić różnicę między większością starożytnych ptaków – poza Falcatakely – a współczesnymi. Wszystko sprowadza się do jednej kości w ich czaszkach: kości przedszczękowej (premaxilla). Znajdująca się na szczycie dzioba ptaka, wydaje się, że starożytne ptaki nie używały tej kości do żerowania, podczas gdy współczesne tak.

„Cała ta różnorodność w nowoczesnym kształcie twarzy ptaków jest naprawdę napędzana przez kość zwaną kością przedszczękową”, mówi O’Connor. „Jest to kość, która dokonuje całego tego szalonego zróżnicowania w trakcie rozwoju, aby dać ci szeroki wachlarz kształtów twarzy, które widzimy dziś wokół nas.”

Zachęceni unikalnym kształtem twarzy Falcatakely, badacze chcieli zrozumieć „co kieruje kształtem twarzy, nie tylko u współczesnych ptaków i u ptaków enantiornitów”, według O’Connora.

Porównali strukturę kości nowo odkrytego ptaka do innych stworzeń – w tym nie-avskich, jak dinozaury.

„Przyjmujemy szerszą perspektywę, aby powiedzieć, okay, możemy spojrzeć na pełen zakres zwierząt, które są stosunkowo blisko spokrewnione ze sobą. Niektóre z nich to współczesne ptaki, niektóre to ptaki mezozoiczne, a następnie te nieawskie dinozaury, które są najbliższymi krewnymi promieniowania ptasiego” – mówi O’Connor.

Odkryli oni, że Falcatakely mogły mieć podobny wygląd do współczesnych ptaków w wyniku ewolucji konwergentnej, która zachodzi, gdy niespokrewnione zwierzęta ewoluują w podobny sposób i dzielą te same cechy. Ale w przeciwieństwie do współczesnych ptaków, Falcatakely uzyskuje swój szeroki dziób przez rozszerzenie kości szczękowej, innej kości w czaszce.

„Punktem zbieżności jest to, że ma ten ogólny ogólny kształt, ale nie robi tego przez modyfikację tych samych kości twarzy, które widzimy u współczesnych ptaków” – mówi O’Connor. Raczej dziób tego ptaka jest bliższy strukturze jednego z najbardziej dzikich dinozaurów – welociraptorów.

„Używa tego, co opisaliśmy jako rodzaj prymitywnego układu struktury kostnej, która jest bardziej podobna do rzeczy takich jak welociraptor lub mikroraptor.”

Nowa ścieżka – Odkrycia rzeźbią nową ścieżkę w zapisie kopalnym i podważają przekonania naukowców na temat tego, jak mogły wyglądać starożytne ptaki.

„Nigdy byśmy nie przewidzieli, że coś takiego będzie miało, wiesz, wielki i duży dziób, i że będzie on oparty na szczęce, ponieważ nigdy wcześniej nie widzieliśmy tego w zapisie kopalnym,” mówi O’Connor

Ale, co ważniejsze, badanie zmienia nasze rozumienie starożytnych ptaków i tego jak ewoluowały.

„Ptaki żyjące w mezozoiku były o wiele bardziej zróżnicowane niż to, co kiedykolwiek wiedzieliśmy”, mówi O’Connor.

Abstrakt: Mezozoiczne ptaki wykazują znaczną różnorodność w wielkości, przystosowaniach do lotu i organizacji piór1-4, ale wykazują względnie zachowane wzorce kształtu dzioba i rozwoju5-7. Choć ptaki neornityńskie (czyli z grupy koronowej) również wykazują ograniczenia w rozwoju twarzy8,9, to w przeciwieństwie do ptaków mezozoicznych mają one stosunkowo zróżnicowane morfologie dziobów związane z szeregiem ekologii żywieniowych i behawioralnych. Opisujemy tutaj ptaka z rodziny krukowatych, Falcatakely forsterae gen. et sp. nov. z późnej kredy Madagaskaru, który posiada długi i głęboki rostrum, wyraz morfologii dzioba nieznany wcześniej wśród ptaków mezozoicznych i powierzchownie podobny do dzioba różnych ptaków z grupy koroniastych (np. tukanów). Kręgosłup Falcatakely składa się z ekspansywnej, bezzębnej szczęki i małej, ząbkowanej przedszczęki. Analizy morfometryczne poszczególnych elementów kostnych i trójwymiarowy kształt kości gnykowej wskazują na rozwój anatomii twarzy podobnej do neornityńskiej, mimo zachowania organizacji szczękowo-przedszczękowej podobnej do tej u nieawialskich teropodów. Wzornictwo i zwiększona wysokość rostrum u Falcatakely ujawnia stopień labilności rozwojowej i zwiększoną rozbieżność morfologiczną, która była wcześniej nieznana u wczesnych rozgałęzionych awialanów. Ekspresja tego fenotypu (i przypuszczalna ekologia) u ptaka macierzystego podkreśla, że konsolidacja do neornitynopodobnego, zdominowanego przez przedszczęki rostrum nie była ewolucyjnym warunkiem wstępnym dla powiększenia dzioba.