En gammal fågelns stora näbb bryter ny mark

Varje dag upptäcker forskare häpnadsväckande ny information som omformar vår förståelse av den gamla världen.

Den senaste banbrytande upptäckten gäller en fågel från slutet av kritaperioden med en mycket stor näbb – så stor att den stakar ut en ny väg i evolutionshistorien.

I en studie som publicerades på onsdagen i Nature beskriver forskarna en tidigare okänd art, Falcatakely forsterae, en uråldrig fågel med en ovanligt stor näbb som påminner om den hos en nutida tukan.

Stor fågel – Forskarna upptäckte först fossilet av denna okända fågelart för tio år sedan på Madagaskar.

Men det fossila exemplaret var ömtåligt och innehöll många små ben, så det analyserades inte fullständigt förrän 2017. Men när forskarna väl hade analyserat de små fragmenten insåg de att de hade grävt fram något riktigt speciellt.

”Så snart vi började att försiktigt ta bort stenen runt dessa ömtåliga ben blev det väldigt snabbt uppenbart att det är som, ’Åh, okej, vi har något riktigt snyggt här'”, säger Patrick O’Connor, huvudförfattare till studien och professor i anatomiska vetenskaper vid Ohio University, till Inverse.

Efter att ha tagit bort stenen använde forskarna mikrodatortomografer för att samla in data för att simulera varelsens skalle i 3D. De använde sedan 3D-utskrift för att bygga en kopia av fågelkraniet.

”Det är mycket digital modellering som krävs för att förstå hur anatomin ser ut hos det här nya djuret”, säger O’Connor.

Forskarna har döpt arten till Falcatakely (som ungefär betyder ”liten flygande sickle”) på grund av dess unikt formade ansikte. De klassificerade Falcatakely som en enantiornithinfågel, en ”grupp av fåglar som levde under dinosauriernas tid”, säger O’Connor. Dessa fåglar hade ofta tänder och klor på sina vingar. Alla kända arter är nu utdöda.

Dock skiljer sig Falcatakely från de flesta andra gamla fåglar som också levde för 65-250 miljoner år sedan. Även om fåglar från den här epoken – känd som kritaperioden – hade olika kroppsformer tenderar de att se ganska lika ut när det gäller deras ansikten.

Face Time – Men med sin långa, djupa näbb bröt Falcatakely mot normen.

”Vi ser att Falcatakely har en kraftigt avvikande ansiktsform jämfört med allt annat som den är besläktad med”, säger O’Connor.

Denna fågel har en stor näbb som mer liknar moderna fåglars.

Detta är ett märkligt fynd. Moderna fåglar är mycket mer varierande än gamla fåglar när det gäller deras ansikten. Anatomi kan hjälpa till att förklara skillnaden mellan de flesta forntida fåglar – bortsett från Falcatakely – och moderna fåglar. Allt handlar om ett ben i deras skallar: premaxillabenet. Det ligger på toppen av en fågels näbb och forntida fåglar verkar inte ha använt detta ben för att äta, medan dagens fåglar gör det.

”Hela mångfalden i moderna fåglars ansiktsform styrs egentligen av ett ben som kallas premaxillabenet”, säger O’Connor. ”Och det är det benet som gör all denna galna differentiering genom utvecklingen för att ge dig det stora utbudet av ansiktsformer som vi ser runt omkring oss idag.”

Spirerade av Falcatakelys unika ansiktsform ville forskarna förstå ”vad som driver ansiktsformen, inte bara hos moderna fåglar och hos enantiornithinfåglar”, enligt O’Connor.

De jämförde benstrukturen hos den nyupptäckta fågeln med andra varelser – inklusive icke-aviära varelser, som dinosaurier.

”Vi tar ett bredare perspektiv för att säga, okej, vi kan titta på ett helt spektrum av djur som är relativt nära besläktade med varandra. En del av dem är moderna fåglar, en del av dem är mesozoiska fåglar och sedan de icke-aviära dinosaurierna som är de närmaste släktingarna till fågelstrålningen”, säger O’Connor.

De upptäckte att Falcatakely kan ha haft ett utseende som liknar moderna fåglar som ett resultat av konvergent evolution, vilket inträffar när djur som inte är besläktade med varandra utvecklas på liknande sätt och delar samma egenskaper. Men till skillnad från moderna fåglar får Falcatakely sin breda näbb genom att utvidga käkbenet, ett annat ben i skallen.

”Poängen med konvergensen är att den har den generella övergripande formen, men den gör det inte genom att modifiera samma ben i ansiktet som vi ser hos moderna fåglar”, säger O’Connor. Den här fågelns näbb ligger snarare närmare strukturen hos en av de mest grymma dinosaurierna – velociraptorerna.

”Den använder sig av vad vi har beskrivit som ett slags primitivt arrangemang av benstruktur som är mer likt saker som velociraptor eller mikroraptor.”

En ny väg – Fynden banar väg för en ny väg i fossilregistret och omkullkastar forskarnas föreställningar om hur gamla fåglar kan ha sett ut.

”Vi skulle aldrig ha förutspått att något sådant här skulle ha, du vet, en väldigt stor och stor näbb, och att den skulle vara baserad på överkäken, för vi har aldrig sett det i fossilregistret tidigare”, säger O’Connor

Men ännu viktigare är att studien omformar vår förståelse av forntida fåglar och hur de har utvecklats.

”De fåglar som levde under mesozoikum var mycket mer varierade än vad vi någonsin har känt till”, säger O’Connor.

Sammanfattning: Mesozoiska fåglar uppvisar en avsevärd mångfald när det gäller storlek, flyganpassningar och fjäderorganisation1-4, men uppvisar relativt bevarade mönster när det gäller näbbens form och utveckling5-7. Även om Neornithine-fåglar (dvs. krongruppen) också uppvisar begränsningar i ansiktsutvecklingen8,9 har de jämförelsevis olika näbbmorfologier som är förknippade med en rad olika födosöks- och beteendeekologier, i motsats till mesozoiska fåglar. Här beskriver vi en kråkstor stamfågel, Falcatakely forsterae gen. et sp. nov., från den sena kritaepoken på Madagaskar som har ett långt och djupt rostrum, ett uttryck för näbbmorfologin som tidigare var okänd bland mesozoiska fåglar och som ytligt sett liknar näbbmorfologin hos en mängd fåglar från krongruppen (t.ex. tukaner). Falcatakelys rostrum består av en expansiv tandlös maxilla och en liten tandbärande premaxilla. Morfometriska analyser av enskilda benelement och tredimensionell rostrumform avslöjar utvecklingen av en neornithinliknande ansiktsanatomi trots att man behåller en maxilla-premaxilla-organisation som liknar den hos theropoder som inte är aviala. Mönstret och den ökade höjden på rostrum hos Falcatakely avslöjar en grad av utvecklingslabilitet och ökad morfologisk olikhet som tidigare var okänd hos tidiga förgrenade avialaner. Uttrycket av denna fenotyp (och den förmodade ekologin) hos en stamfågel understryker att konsolideringen till det neornithinliknande, premaxilladominerade rostrummet inte var en evolutionär förutsättning för näbbens utvidgning.