Hvordan udviklede dinosaurer næb og blev til fugle? Forskere tror, ​​de har svaret

Når du først ved, at mange dinosaurer havde fjer, det virker meget mere indlysende, at de sandsynligvis udviklede sig til fugle. Men der er stadig et stort spørgsmål. Hvordan gik et sæt dinosauriske kæber med rigelige tænder (tænk T. rex ) bliver til moderne fugles tandløse kæber, dækket af et næb? To ting skulle ske i denne overgang, undertrykkelse af tænderne og vækst af næbbet. Nu har nye fossile beviser vist, hvordan det skete.

I en ny undersøgelse, Shuo Wang fra Capital Normal University of Beijing og kolleger studerede en række fossiler af dinosaurer og tidlige fugle for at se overgangen. De fandt ud af, at nogle dinosaurer udviklede sig til at miste deres tænder, da de blev ældre og spirede et lille næb. Over tid, denne proces skete tidligere og tidligere, indtil dyrene til sidst kom ud af deres æg med et fuldt udformet næb.

De ældste fugle havde faktisk krybdyrlignende tænder - f.eks Archaeopteryx fra den sene jura periode (150m år siden) og Sapeornis fra det tidlige kridttid (125m år siden). Men andre tidlige fugle havde mistet deres tænder, såsom Confuciusornis , også fra den tidlige Kridt.

Moderne fugle mangler alle tænder, bortset fra den sydamerikanske hoatzin, Opisthocomus , hvis unger har en lille tand, som de bruger til at hjælpe dem med at flygte fra deres æg og derefter fælde. Udviklingseksperimenter i 1980'erne viste, at moderne fugle sandsynligvis kunne generere tænder, hvis deres kæbevæv blev kunstigt stimuleret med de rigtige molekyler. Dette tyder på, at deres forfædre på et tidspunkt voksede tænder naturligt.

I mellemtiden mange dinosaurer havde faktisk en eller anden slags næb. Næb er sammensat af keratin, den hårde, fleksibelt protein, der også laver negle og kohorn, samt fjer og hår. Vi tænker typisk på næb som altomfattende strukturer, strækker sig fra den spidse spids foran bagtil til øjnene, og herunder næseborene hos moderne fugle. Men fossile eksempler viser, at mange tandede dinosaurer faktisk havde et minimalt næb foran på trynen.

For at finde ud af præcis, hvordan næb kom til at erstatte dinosaur-tænder, forskerne skulle kigge ind i dyrenes kæbeknogler. Dinosaurknoglefossiler er ikke blot stenede afstøbninger af den originale knogle, men de viser næsten altid hele den indre struktur. Et mikroskopisk tyndt udsnit fra enhver dinosaurknogle viser alle detaljerne i indre kanaler for blodkar og nerver, samt gruber, hvor de knogledannende celler sad. Tynde dele af fossile kæbeknogler viser tænderne lige så detaljeret som i enhver moderne kæbeknogle.

I dag, knogler skæres sjældent op, og det er meget mere almindeligt at bruge computertomografi (CT) scanning til at se inde i knoglerne uden at beskadige dem. CT-scanningerne er en række røntgenstråler, der ligger tæt på hinanden, og som giver forskere mulighed for at konstruere detaljerede 3-D-modeller, der viser alle de fine detaljer i knoglen.

Wang og kolleger observerede, at theropod dinosaur Limusaurus , som var nært beslægtet med fuglenes forfædre, og den tidlige fugl Sapeornis havde tænder lige foran kæberne, da de var unge, men mistede dem, da de voksede op. De detaljerede interne scanninger af fossilerne viste voksen Limusaurus havde ingen tænder, men havde stadig tandhuler i underkæben, lukket af og danner en enkelt kanal. Hos voksen Sapeornis , der var tænder bagerst i kæben, men ikke foran på kæben.

Efterhånden som moderne fugle udvikler sig inde i deres æg, næbbet-keratinet begynder at dannes ved spidsen af ​​snuden og vokser derefter tilbage til at dække både over- og underkæber. Wang og kolleger hævder, at de mekanismer, der regulerer næbvækst, også undertrykker tanddannelse. Dette understøttes af undersøgelser af genet BMP4, der viser, at det kontrollerer begge funktioner hos moderne fugle.

At bruge fossilerne til at vise, hvordan dyrene udviklede sig over tid, tyder på, at næb hos nogle dinosaurer og fugleslægtninge oprindeligt udvidede sig baglæns, efterhånden som dyrene voksede op, og tandhulerne lukkede af. Til sidst, denne proces skete tidligere og tidligere i udviklingscyklussen, indtil der dukkede ud med næb og uden tænder. I dag, knoglegenet BMP4 kontrollerer aspekter af næbvækst og tandundertrykkelse, og disse kan have virket tidligt i fugleevolutionen.

For mere bevis, Wang og kolleger kiggede mere bredt på tværs af hvirveldyr, der har mistet eller reduceret deres tænder, efterhånden som de udviklede sig, herunder nogle fisk, frøer, pangoliner, hvaler og de helt tandløse skildpadder. I alle tilfælde, dyr, der havde mistet deres tænder, var forbundet med udskiftning af tænderne med et keratin næb.

Denne form for udviklingsobservationer er med til at bekræfte teorien, som de udsøgte dinosaurfossiler peger på. Ved at blive fugle, dinosaurerne skulle ændre sig på mange måder, herunder krympning i størrelse, spirende vinger, tilpasning af fjer, der blev brugt til udstilling og flugt, forbedre deres sanser, forkorte deres haler, tab af tænder, og mange andre karakterer. Det er vigtigt at være i stand til at identificere plausible beviser for, hvordan hver af disse fantastiske ændringer skete.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.