Odlot dinozaurów

Idąc do pracy widziałem dziś dwa dinozaury – szaroczarne, poważne, kroczyły dostojnie po trawniku, od czasu do czasu przystając by sobie cośtam wygrzebać. Na przystanku dużo mniejsze dinozaury z wielkim rwetesem bezczelnie napastowały oczekujących, próbując wyżebrać lub ukraść kawałek bułki lub pączka. Wystraszone, uciekały — odlatując.

Więcej podobieństw niż różnic: deinonychus i mewa

Jasne – wszyscy wiedzą, że nie wszystkie dinozaury wyginęły, a te, które dotrwały do naszych czasów nazywamy ptakami. Ptaki to dinozaury. Nie tylko metaforycznie, i nie tylko ze wzgledu na powierzchowne podobieństwa: ptaki są taksonomicznie i kladystycznie dinozaurami. Pierwszym, który zauważył podobieństwo między ptakami a dinozaurami był Thomas Henry Huxley — ten, którego nazywali „buldogiem Darwina” i zarazem dziadek Aldousa Huxleya (który z kolei napisał „Nowy, wspaniały świat”). W 1926 ptaki zostały na dobre przydzielone do grupy Archosauria — obejmującej prócz dinozaurów i ptaków także pterodaktyle i krokodyle, lecz ich dokładna pozycja wewnątrz tej grupy pozostała niejasna.

W latach siedemdziesiątych, za sprawą słynnego paleontologa Johna Ostroma hipoteza Huxleya odżyła. Ostrom zaproponował, że ptaki spokrewnione są z mięsożernymi dinozaurami z grupy Therapoda, takimi jak Deinonychus; innymi słowy, że ptaki są spokrewnione m.in. ze słynnymi velociraptorami. No i się zaczęło: chociaż nie powstała żadna konkretna alternatywna hipoteza, wywodzenie ptaków od Therapoda zostało poddane ostrej krytyce. Stosunkowo najnowsza polemika na te tematy odbyła sie na łamach czasopisma „Auk” między Richardem Prumem a Alanem Feduccią (najbardziej zagorzałym krytykiem hipotezy Therapoda), i stanowi prześliczną demonstrację gorącej i pełnej złośliwości debaty naukowej.

Ewolucja ptaków. Strzałka wskazuje moment, w którym prawdopodobnie pojawiły się pióra.

Hipoteza wywodząca ptaki od Therapoda jest bardzo dobrze udokumentowana, ale w nauce interesuje nas bardziej falsyfikacja hipotez niż ich dowodzenie. Krytyce poddawano na przykład cechy, które uznano za wspólne u Therapoda i ptaków. Szczególnie gorący spór dotyczył palców: Therapoda, tak jak i ptaki, posiadają trzy palce na przedniej kończynie. Jednak o ile obserwacje morfologiczne sugerują, że palce ptaków odpowiadają palcom 2-3-4 innych zwierząt, to palce Therapoda uznano na podstawie studiów filogenetycznych za homologiczne do palców 1-2-3. W takim razie, trzy palce Therapoda i ptaków nie są homologiczne, a więc nie mogą być uznane za cechę świadczącą o wspólnym trójpalczastym przodku. Niespodziewanie — i początkowo nieświadomie konswekwencji dla paleontologicznego światka — problem rozwiązali biolodzy rozwoju.

Fellon i współpracownicy pokazali, że pierwszy z pięciu palców u kręgowców — czyli kciuk — można odróżnić badając geny, które uaktywniają się w czasie jego rozwoju. Okazało się, że palec uważany dotąd za homologiczny do naszego drugiego palca nosi sygnaturę charakterystyczną dla palca pierwszego. To oczywiście wywołało kolejną kłótnię, tym razem także wśród biologów rozwoju. Tym niemniej jednak kolejne badania molekularne i paleontologiczne potwierdzają hipotezę „przesunięcia fazowego” (frame shift) tłumaczącą różnice w obserwacjach morfologicznych i molekularnych.

Początkowo sądzon, że oviraptor wyżerał jaja innych dinozaurów. Później okazało się, że oviraptory opiekowały się swoimi gniazdami.

Innym problemem hipotezy „ptaki to Therapoda” był „paradoks czasowy”: otóż dinozaury najbardziej przypominające ptaki, czyli dromeozaury występowały w okresie kredowym, kilkadziesiąt milionów lat po pierwszych ptakach, których skamieniałości pochodzą z okresu jurajskiego. Jak to możliwe? Wspomniany już Alan Feduccia ukuł nawet frazę „nie można być swoim własnym pradziadkiem” – w sensie, że ptaki nie mogły wyeowoluować z późniejszych od nich dromeozaurów. Takie stawianie sprawy jest, oczywiście, nieporozumieniem: nikt nie sugerował, że ptaki powstały z dromeozaurów, a jedynie, że dromeozaury są grupą siostrzaną (tzn. mają z ptakami wspólnego przodka). Wątpliwości zostały zresztą usunięte przez liczne paleontologiczne odkrycia ostatnich lat, zwłaszcza z Chin — odkryto między innymi liczne skamieniałości jurajskich dromeozaurów i innych terapodów, z których wiele posiada skrzydła. W dzisiejszym Nature opisano kolejną taką skamieniałość: terapod z okresu jurajskiego, posiadający skrzydła i pióra.

Na koniec dwie ciekawostki o podobieństwie dinozaurów i ptaków. Po pierwsze, wszystko wskazuje na to, że dinozaury, podobnie jak ptaki bardzo intensywnie opiekowały sie swoimi młodymi. W 1924 Henry Fairfield Osborn nazwał pewnego dinozaura „Oviraptorem” czyli „porywaczem jaj”, ponieważ, jak mu się wydawało, skamieniałość utrwaliła akt wyjadania jaj z gniazda innego dinozaura. Później okazało się, że ów Oviraptor opiekował się swoim gniazdem, a może nawet wysiadywał swoje własne jaja. Inna ciekawa analiza wskazuje na to, że wśród spokrewnionych z ptakami dinozaurów jajami i młodymi opiekowały się także samczyki — tak, jak to jest u niektórych ptaków, a inaczej niż u krokodyli i innych współczesnych nam gadów. Co więcej, zachowanie to było już rozwinięte jeszcze zanim powstały ptaki.

Znaleziony w Chinach terapod Anchiornis huxleyi miał skrzydła i pochodził ze środkowej Jury.

W najnowszym numerze PLoS One natomiast Wolff i in. pokazują, że spokrewnione z ptakami dinozaury cierpiały na specyficzną dla współczesnych ptaków chorobę wywoływaną przez rzęsistki — trychomonadozę. Zbadane czaszki tyranozaurów mają charakterystyczne dla tej choroby zmiany (lesions). Więcej na ten temat na Paleoblogu.

Dziury w tylnej części żuchwy tego tyranozaura to zmiany chorobowe charakterystyczne dla trychomonadozy u ptaków.

Literatura

• Prum, R. O. „Why ornithologists should care about the theropod origin of birds”, Auk, 2002
• Feduccia A. „Birds are Dinosaurs: Simple Answer to a Complex Problem”, Auk 2002
• Prum, R. O. „Are current critiques of the theropod origin of birds science? Rebuttal to Feduccia (2002)”, Auk 2002
• Vargas, A.O and Fellon, J.F. „Birds have dinosaur wings: The molecular evidence”, J. Exp. Zool. 2004.
• Omówienie hipotezy frame shift na stronach talkorigins.org.
• Hu, D. et al. „A pre-Archaeopteryx troodontid theropod from China with long feathers on the metatarsus”, Nature 2009
• Wolff, E. D. S. et al. „Common Avian Infection Plagued the Tyrant Dinosaurs”, PLoS One 2009 (open access)
• Hu, D. et al. „A pre-Archaeopteryx troodontid theropod from China with long feathers on the metatarsus”, Nature 2009

Prośba: celem tego bloga jest, poza ego trip i porządkowaniem notatek, ćwiczenie zanikającej u mnie zdolności do wyrażania się w języku polskim. Proszę Was więc o bezlitosne korygowanie i wytykanie wszelkich błędów językowych.

EDIT: w nowo opublikowanej pracy Erickson et al. zbadali tempo wzrostu Archeopteryksa na podstawie morfologii szkieletu. Cytuję: „The first birds were simply feathered dinosaurs with respect to growth and energetic physiology”. Więcej na ten temat na Archeowieściach.