Ανακαλύφθηκε πανάρχαιο φτερό μέσα σε κεχριμπάρι φωτίζοντας τις ρίζες της εμφάνισης των πτηνών

Ένα φτερό με έλασμα παγιδευμένο σε κεχριμπάρι αποτελεί το μακρύτερο τρισδιάστατα διατηρημένο τέτοιου είδους δείγμα που γνωρίζουμε και φωτίζει την ιστορία της πτήσης στο ζωικό βασίλειο.

Το εύρημα εντοπίστηκε σε κεχριμπάρι της Βιρμανίας που αποτελεί παλαιοντολογικό παράδεισο στο συγκεκριμένο τομέα αφού εντοπίζονται συχνά εκεί κεχριμπάρια στα οποία είναι… φυλακισμένα σε εξαιρετική κατάσταση πανάρχαια όντα ή όργανα ζώων προσφέροντας κρίσιμες πληροφορίες για την εξέλιξη της ζωής στη Γη.

Το φτερό που βρέθηκε στο κεχριμπάρι υπολογίστηκε ότι έχει ηλικία περίπου 99 εκατομμυρίων ετών. Το έλασμα στα φτερά είναι η πλατιά, επίπεδη και εύκαμπτη επιφάνεια του φτερού που εκτείνεται και από τις δύο πλευρές του κεντρικού άξονα (της ράχης). Αποτελεί το κύριο σώμα του φτερού και είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία της αεροτομής που επιτρέπει στα πτηνά να πετούν.

«Τα φτερά που διέθεταν τόσο οι δεινόσαυροι χωρίς ικανότητα να πετούν όσο και εκείνα των πτηνών εκείνης της εποχής παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλομορφία ως προς τη μορφολογία και τη λειτουργία τους ενώ η μορφή τους καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τις λειτουργικές τους δυνατότητες»  δήλωσε ο καθηγητής Σούο Γουάνγκ από το Πανεπιστήμιο East China Normal.

«Η εμφάνιση των φτερών με έλασμα θεωρείται ευρέως μια σημαντική εξελικτική καινοτομία η οποία συνδέεται με την προέλευση των πτητικών ή/και των ουραίων φτερών κατά τη μετάβαση από τα θηρόποδα ζώα στα πτηνά. Για το λόγο αυτό θεωρείται συχνά μορφολογικός δείκτης της ικανότητας πτήσης. Ωστόσο παραμένει ασαφές πώς τα πρώιμα πτερά εξελίχθηκαν στις σύγχρονες δομές φτερών με έλασμα οι οποίες διαθέτουν βελτιστοποιημένη αεροδυναμική απόδοση. Μεγάλα φτερά με έλασμα είναι γνωστά κυρίως από θηρόποδα της ομάδας Pennaraptora, ενώ πιο βασικά είδη, όπως ο Yutyrannus και ο Sinosauropteryx, διατηρούν μόνο νηματοειδή καλύμματα σώματος, χωρίς διαφοροποίηση σε κεντρικούς άξονες και ελάσματα, γεγονός που συνάδει με την απουσία αεροδυναμικής λειτουργίας», πρόσθεσαν οι επιστήμονες. Τα περισσότερα μεγάλα απολιθωμένα πτερά διατηρούνται ως ανθρακοποιημένα αποτυπώματα συμπίεσης, στα οποία σπάνια διασώζονται λεπτομερείς δομικές πληροφορίες, όπως τα μικροσκοπικά αγκιστρίδια των ακτινιδίων και η υπερδομή της κερατίνης. Κατά συνέπεια η αεροδυναμική τους απόδοση εκτιμάται σε μεγάλο βαθμό με βάση τη συνολική μορφολογία των πτερών, ενώ υπάρχουν περιορισμένες άμεσες αξιολογήσεις του τρόπου με τον οποίο η λεπτομερής αρχιτεκτονική τους επηρεάζει την αεροδυναμική λειτουργία» λένε οι ερευνητές.

Το εύρημα

Το δείγμα, με την καταχώριση ECNU A0033, δωρίστηκε το 2016 από έναν ανώνυμο ερασιτέχνη συλλέκτη στο Μουσείο Βιολογίας του Πανεπιστημίου East China Normal.

«Το διατηρημένο τμήμα του πτερού έχει μήκος περίπου 105 χιλιοστά, ενώ το μέγιστο πλάτος των συμμετρικών ελασμάτων του φτάνει περίπου τα 40 χιλιοστά. Με βάση τις συνολικές αναλογίες του, εκτιμάται ότι το τμήμα που λείπει από το εγγύτερο προς τη βάση άκρο αντιστοιχούσε περίπου στο ένα τέταρτο του αρχικού μήκους του. Αυτό υποδηλώνει ότι το πλήρες πτερό πιθανότατα ξεπερνούσε τα 140 χιλιοστά» εξηγούν οι ερευνητές. Το φτερό διαθέτει δύο σχεδόν συμμετρικά ελάσματα τα οποία αποτελούνται από πυκνά διατεταγμένες διακλαδώσεις που ονομάζονται ακτίνες.

Η συνολική εμφάνισή του θυμίζει τα σύγχρονα φτερά που σχετίζονται με την πτήση. Ωστόσο η λεπτομερέστερη εξέταση αποκάλυψε σημαντικές διαφορές. Οι μικροσκοπικές δομές που συνδέουν κανονικά τις γειτονικές ακτίνες δεν διαθέτουν άγκιστρα. Έτσι τα ελάσματα δεν έχουν τη διάταξη αλληλοσύνδεσης που επιτρέπει στα σύγχρονα πτερά να διατηρούν μια ενιαία, συνεχή επιφάνεια.

Ο κεντρικός άξονας του φτερού, γνωστός ως ράχη, παρέμενε επίσης δομικά ανολοκλήρωτος. Αντί να σχηματίζει μια πλήρως κλειστή, κοίλη δομή, είχε ανοιχτή την κάτω πλευρά του και δεν διέθετε την εσωτερική διαφοροποίηση των ιστών που χαρακτηρίζει τα σύγχρονα πτερά.

Οι προσομοιώσεις σε υπολογιστή έδειξαν ότι αυτή η ανοιχτή κατασκευή καθιστούσε το φτερό σημαντικά πιο εύκαμπτο υπό την επίδραση της ροής του αέρα σε σύγκριση με ένα μοντέλο που διέθετε συμπαγή, κυλινδρικό άξονα. Ο συνδυασμός αυτών των χαρακτηριστικών υποδηλώνει ότι τα διαφορετικά συστατικά των πτερών με έλασμα δεν εξελίχθηκαν ταυτόχρονα.

Αντίθετα η επιμήκυνση των φτερών και η ανάπτυξη οργανωμένων ελασμάτων ενδέχεται να προηγήθηκαν της εμφάνισης των αλληλοσυνδεόμενων άγκιστρων και της πλήρους διαφοροποίησης των ιστών που βελτίωσαν τη μηχανική αντοχή και την αεροδυναμική απόδοση.

Το μοτίβο

Το εύρημα αμφισβητεί την υπόθεση ότι ένα περίτεχνο και συμμετρικό φτερό αποτελεί κατ’ ανάγκην ένδειξη προσαρμογής στην πτήση. Το συγκεκριμένο δείγμα είχε ήδη αποκτήσει πολλά από τα εξωτερικά χαρακτηριστικά που συνδέονται με τα σύγχρονα πτητικά φτερά. Ωστόσο η εσωτερική του κατασκευή και η διάταξη των διακλαδώσεών του υποδηλώνουν ότι οι αεροδυναμικές του δυνατότητες ήταν περιορισμένες.

«Το δείγμα ECNU A0033 παρέχει άμεσες απολιθωματικές ενδείξεις ότι η εξέλιξη των πτερών με έλασμα προχώρησε σταδιακά και μέσω διακριτών δομικών μονάδων», ανέφεραν οι συγγραφείς της μελέτης.

«Η μορφολογία του δείχνει ότι τα βασικά συστατικά της κατασκευής των πτερών με έλασμα δεν εμφανίστηκαν ταυτόχρονα: η σημαντική επιμήκυνση και η καλά ανεπτυγμένη συμμετρική επιφάνεια είχαν ήδη διαμορφωθεί, ενώ η πλήρης αλληλοσύνδεση των ελασμάτων, η οργάνωση σε φλοιώδη και μυελώδη ιστό και η πλήρης μηχανική εξειδίκευση του κεντρικού άξονα παρέμεναν ανολοκλήρωτες. Αυτό το μοτίβο αποσυνδεδεμένης εξέλιξης δείχνει ότι τα πτερά μπορούσαν να αποκτήσουν μια επιφανειακά προηγμένη συνολική εμφάνιση πριν από την ανάπτυξη της διαφοροποίησης των ιστών που απαιτείται για την αποτελεσματική αεροδυναμική λειτουργία» λένε οι ερευνητές που εξέτασαν επίσης τα μελανοσώματα του δείγματος δηλαδή τις δομές που περιέχουν χρωστικές ουσίες και διατηρούνται στα απολιθωμένα πτερά.

«Η σκούρα χρωματική απόχρωση του ECNU A0033 συνάδει με προηγούμενες αναφορές σχετικά με τον χρωματισμό των πτερών σε μη πτηνά θηρόποδα και πρώιμα πτηνά. Αυτό υποδηλώνει ότι οι σκούρες ή γενικότερα οι υποτονικές αποχρώσεις ήταν ευρέως διαδεδομένες στους φτερωτούς δεινοσαύρους, συμπεριλαμβανομένων των πρώιμων πτηνών» εξηγούν οι ερευνητές που δεν κατάφεραν ωστόσο να προσδιορίσουν το ζώο στο οποίο ανήκε το φτερό καθώς δεν διατηρήθηκε μαζί με διαγνωστικά οστικά κατάλοιπα.

«Ο τύπος του φτερού του δείγματος ECNU A0033 είναι περισσότερο συμβατός με θηρόποδα της ομάδας Pennaraptora που δεν ανήκαν στα πτηνά» κατέληξαν οι ερευνητές.

Naftemporiki.gr