Skamieniałość obala podstawowe przekonanie o ewolucji ptaków
Skamieniałość ukryta w niewielkim kawałku skały obaliła jedno z najdłużej żywionych przez naukę przekonań dotyczących ewolucji ptaków. Eksperci z University of Cambridge i Natuurhistorisch Museum Maastricht odkryli, że jedna z kluczowych cech współczesnych ptaków – mobilna szczęka, którą posiada 99% gatunków – wyewoluowała przed zagładą dinozaurów. Okazało się również, że u strusi, emu oraz pokrewnych im gatunków doszło do wstecznej ewolucji. Ich dzioby powróciły do bardziej prymitywnej formy.
U zdecydowanej większości ptaków obie części dzioba – górna (szczęka) i dolna (żuchwa) – poruszają się niezależnie od czaszki. W 1867 roku biolog Thomas Henry Huxley wysunął hipotezę, że ptaki, których górna część dzioba nie porusza się niezależnie, odziedziczyły tę cechę od swoich przodków. Niezależnie poruszające się części dzioba miały wyewoluować później, gdyż zapewniają przewagę jeśli chodzi o zdobywanie pożywienia, budowę gniazda, obronę czy wychowywanie piskląt.
Brytyjsko-niemiecki zespół ekspertów przeanalizował zachowane kości szczęki dzioba wielkiego prehistorycznego ptaka, którego nazwali Janavis finalidens. Żył on pod koniec epoki dinozaurów i był jednym z ostatnich ptaków posiadających zęby. Układ kości dzioba J. finalidens wskazuje, że był on całkowicie mobilny, niemal nie do odróżnienia pod tym względem od dziobów współczesnych ptaków. Odkrycie to zmienia naszą wiedzę o ewolucji tej gromady zwierząt. Dotychczas bowiem sądzono, że całkowicie mobilny dziób, którego obie części poruszają się niezależnie od czaszki, wyewoluował dopiero po zagładzie dinozaurów.
Wszystkie obecnie żyjące gatunki ptaków można zaklasyfikować pod względem budowy szczęki do jednej z dwóch podgromad. Do ptaków paleognatycznych („posiadające starą szczękę”) należą na przykład strusie czy kiwi, których szczęka jest nieruchoma. Cała reszta to ptaki neognatyczne („posiadające nową szczękę”).
W latach 90. XX wieku na holendersko-belgijskim pograniczu znaleziono skamieniałość sprzed 66,7miliona lat. Po raz pierwszy była ona badana w 2002 roku. Wówczas naukowcy mogli opisać tylko to, co widzieli z zewnątrz. Niemal 20 lat później skamieniałość została wypożyczona przez doktora Daniela Fielda z Wydziału Nauk o Ziemi University of Cambridge. Wraz z kolegami przystąpił on do bada jej za pomocą najnowszych narzędzi. Naukowcy wykorzystali tomograf komputerowy.
Mieliśmy wielkie oczekiwania. Został on pierwotnie opisany jako zawierający fragmenty czaszki, które niezbyt często się zachowują. Jednak tomograf nie pokazał nam niczego, co wyglądałoby na fragment czaszki, więc się poddaliśmy, mówi doktor Juan Benito, który wówczas pracował nad doktoratem. Potem nadeszła pandemia i lockdown. Benito postanowił więc jeszcze raz przyjrzeć się skamieniałości. Wcześniejszy opis nie miał sensu. Była tam kość, której opisu nie rozumiałem. Została opisana jako kość ramienia, ale nie rozumiałem, jak to możliwe, wspomina uczony. Podzielił się swoją wątpliwością z Fieldem. Field, kurator zbiorów ornitologicznych w Muzeum Zoologii Uniwersytetu Cambridge stwierdził, że rzeczywiście nie jest to kość ramienia, ale coś mu ona przypomina.
Zdaliśmy sobie sprawę, że podobną kość widzieliśmy w czaszce indyka. Akurat mieliśmy takie czaszki w naszym laboratorium. Wzięliśmy jedną, porównaliśmy kości i okazało się, że są niemal identyczne, mówi Benito. To zaś dowodzi, że mobilna żuchwa pojawiła się u ptaków jeszcze przed zagładą dinozaurów. Co więcej, to jednocześnie dowód, że nieruchoma żuchwa strusi i im pokrewnych wyewoluowała już po pojawieniu się żuchwy ruchomej.
Kluczowymi cechami odróżniającymi ptaki od ich przodków są brak zębów oraz ruchoma żuchwa. O ile Janavis finalidens miał zęby, więc pod tym względem nie był współczesnym takiem, to posiadał też mobilną współczesną żuchwę.
Naukowcy wykazali też, że kształt badanej kości J. finalidens jest najbardziej podobny do analogicznej kości u kur i kaczek, a najmniej podobny do strusi i ich krewniaków. Ewolucja nie podąża prostymi drogami. Ta skamieniałość pokazuje, że całkowicie ruchomy dziób, cecha, którą przypisywaliśmy wyłącznie współczesnym ptakom, wyewoluowała przed ich pojawieniem się. Przez ponad wiek się myliliśmy, mówi Field.
Komentarze (9)
Ravn7, 7 grudnia 2022, 00:22
Chyba można było się spodziewać, że skoro dinozaury miały ruchome szczęki, to pierwsze ptaki odziedziczyły po nich tę cechę, a potem zaniknęła ona razem z zębami. Poza tym ruchomość szczęki potrzebna jest przede wszystkim do przeżuwania pokarmu.
peceed, 8 lutego 2023, 00:41
Tysiące żujących gatunków dowodzą że jednak nie.
Ravn7, 8 lutego 2023, 07:14
Ale akurat roślinożerne i wszystkożerne ssaki mają żuchwę po to, aby wstępnie rozdrabniać pokarm. Pozwala to na bardziej efektywne trawienie, o czym można przeczytać w różnych zaleceniach żywieniowych dla ludzi.
Trudno powiedzieć, dlaczego ptaki utraciły zęby (kury nadal posiadają nieaktywne ale funkcjonalne geny zębów, chociaż geny szkliwa zostały już uszkodzone i nie działają). Podejrzewam, że brak ust i ogólnie jamy ustnej sprawia, że trudno byłoby utrzymać taki rozdrobniony pokarm, więc korzyści byłyby wątpliwe w porównaniu do korzyści, jakie odnoszą ssaki. Poza tym, zęby te, oczywiście, nie przypominają zębów do przeżuwania. Są wąskie i ostre, jak zęby dinozaurów, więc widocznie w toku ewolucji było większe prawdopodobieństwo ich utraty niż prawdopodobieństwo zmiany kształtu i jeszcze do tego powstania tkanek okalających usta.
peceed, 8 lutego 2023, 07:37
No cóż, ewolucja ma bardzo ograniczoną moc obliczeniową. Jedno pokolenie może dostarczyć tylko kilka-kilkanaście bitów informacji na osobnika, i ta informacja musi przede wszystkim służyć do korekcji błędów. Tworzenie nowych "wynalazków" jest bardzo kosztowne. Jedną z zalet pozbywania się skomplikowanych organów jest to, że zwalniają się zasoby obliczeniowe do tworzenia i do utrzymywania innych. Oczywiście działa to w określonym kierunku narzuconym doborem - w pewnym momencie selekcja ze względu na inne ważne cechy tworzy populację w której dużo genów tworzących zęby staje się uszkodzona, wówczas gen który zastępuje je dziobem omijając dysfunkcje innych genów nagle dostaje ogromny bonus do fitness.
Taki mechanizm musi zachodzić z przyczyn logicznych i może być podstawową siłą napędową do różnego rodzaju uproszczeń budowy ciała - biolodzy ewolucyjni pomijają ewolucyjny koszt posiadania pewnych rozwiązań, skupiając się jedynie na zasobach fizycznych typu rozmiary, zużywana energia i ilość potrzebnego pożywienia.
Ravn7, 8 lutego 2023, 08:21
Nie nazwałbym tego mocą obliczeniową, ponieważ ściśle rzecz biorąc, nie byłoby to poprawne. Raczej zdolnością tworzenia informacji wskutek mutacji i selekcji.
Zanikanie cech natomiast, jak najbardziej pozwala na oszczędność zasobów. Ogólnie "zasobów", nie tylko obliczeniowych, które rozumiem jako fakt obecności niepotrzebnych genów. Akurat z samego ich usunięcia nie ma zysku (wystarczy deaktywacja) i właśnie z tego powodu mogą istnieć przez miliony lat. Zanikają w populacji wyłącznie wskutek dryfu genetycznego. A dryf genetyczny najlepiej działa w bardzo małych populacjach, więc wszystko zależy przede wszystkim od przejścia gatunku przez wąskie gardło. Jeśli nie przejdzie, szanse na usunięcie nieużywanych genów są minimalne.
peceed, 8 lutego 2023, 08:32
I to jest poważny błąd, powtórzenie błędu biologów.
Wyraźnie pisałem o zanikaniu organów. Istotny jest brak wpływu genu na fenotyp i fitness, dlatego w moim przykładzie wręcz pojawił się nowy gen.
Ravn7, 8 lutego 2023, 08:43
Ewolucja nie wykonuje żadnych działań arytmetycznych, więc nie wchodzi w definicję mocy obliczeniowej.
Odniosłem się do Twojego twierdzenia o zwalnianiu zasobów obliczeniowych. Czym są zatem te zasoby?
peceed, 8 lutego 2023, 08:47
Są realizowane przez żyjącą i rozmnażającą się populację, to ujęcie abstrakcyjne. Im więcej osobników się rodzi i ulega selekcji, tym większa moc obliczenioowa.
Ravn7, 8 lutego 2023, 09:38
Realizować można jakiś cel. A ewolucja nie ma celu, tylko działa na takiej zasadzie jak grawitacja. I choć przelecenie przez cały Układ Słoneczny i trafienie w jakiś księżyc wymaga od nas dużej mocy obliczeniowej, to jednak samoistnie takie rzeczy dzieją się cały czas i jest to najwyżej kwestia prawdopodobieństwa. Tyle, że nikt go nie obliczał. Zdarzenie zaistniało przypadkiem - wskutek działania grawitacji.