Mysteriet om fjeroprindelsen:Hvordan fluffy pterosaurer har genoplivet debatten

Når fossiler af den ældste kendte fugl, Archaeopteryx , blev først opdaget for næsten 160 år siden, fundet skabte et puslespil, der har bekymret palæontologer lige siden.

Disse fossiler blev fejret for deres kimærlignende kombination af formodede krybdyrstræk (såsom en knoglehale og kæber med tænder) og dem, der tilsyneladende var unikke for fugle - især, fjer. De hjalp med at demonstrere, at fugle faktisk udviklede sig fra dinosaurer.

Men de præsenterede også et stort evolutionært problem. De forhistoriske fjer kunne ikke skelnes fra fuglenes i dag. Så det var ikke klart, hvordan eller hvornår fjer udviklede sig, og i hvilke slags gamle dyr.

Spektakulære fossilfund fra Kina i midten af ​​1990'erne ændrede vores forestillinger om fjerudvikling, da de afslørede, at fjer ikke er, faktisk, unik for fugle, men forekom også i mange dinosaurer. I løbet af de sidste 30 år, yderligere fossilfund har afsløret bemærkelsesværdige detaljer om udviklingen af ​​fjer og flugt.

I dag, nyere opdagelser af, hvad der ser ud til at være fjerbeklædte fossiler af pterosaurer, dinosaurernes flyvende fætre, har ført til teorien om, at fjer først udviklede sig endnu tidligere med forfædrene til alle disse skabninger. Men ikke alle er overbeviste, og debatten om oprindelsen af ​​fjer fortsætter.

Fjerbeklædte dinosaurer

Dinosaurer havde mange flere typer fjer, end vi ser hos fugle i dag. Nogle dinosaurer havde fire vinger. Nogle arter undlod helt at bruge vinger og gled ved hjælp af store hudflapper). Nogle dinosaurer havde i det mindste farverige fjer, bruges til camouflage og parringsskærme.

Og efterhånden som fjer udviklede sig, det samme gjorde huden på dinosaurer og fugle – endda begyndt at producere skæl. Men stadig, i mange år, fjer var kun kendt fra maniraptoran dinosaurer (den gruppe af arter, som faktisk omfatter fugle).

Der var antydninger om, at fjerudviklingen ikke var så enkel. Fjerlignende strukturer, også kaldet "protofjer, " blev rapporteret i ornithische dinosaurer. Teoretiske modeller forudsiger, at de første fjer ville have lignet hårlignende filamenter. Den enkle hårlignende form af de fossile filamenter, imidlertid, fik nogle arbejdere til at tvivle på, om de virkelig var fjer, snarere end nedbrudte rester af andet materiale, såsom hudkollagen.

I 2014 en jura ornithischian dinosaur fra Sibirien kendt som Kulindadromeus blev opdaget, der havde både simple monofilamenter og mere komplekse fjer, der dukkede op fra huden. Denne dinosaur bekræftede, at fjer ikke kun er et træk ved maniraptoran dinosaurer, men opstod sandsynligvis før de store dinosaurgrupper divergerede.

Klart, evnen til at dyrke fjer udviklede sig med dinosaurer, selvom nogle dinosaurgrupper, især de store sauropsider og de pansrede ankylosaurer og stegosaurer, kan senere have mistet denne evne. Men at have fjer og senere miste dem, er velkendt hos pattedyr, herunder hvaler og elefanter.

Spørgsmålet er ikke blevet, om fjer er unikke for fugle, men om de er unikke selv for dinosaurer. Fuzzy hår-lignende fibre, der minder om dinosauriske "protofeathers" har været kendt i nogen tid i pterosaurer. Pterosaur-filamenterne blev traditionelt kaldt "pycnofibre" og blev anset for at være adskilt fra fjer i form og udvikling.

Men i 2018 opdagede vi simple filamenter og, bemærkelsesværdigt, tre typer forgrenede fjer bevaret i pterosaurer fra Yanliao Biota fossile aflejringer fra midten af ​​jura-epoken, beliggende i Kina. Selvom forgreningsstrukturen ikke er helt den samme som hos fugle i dag, fjerene er rige på keratin, det protein, der almindeligvis findes i fjer og hår, og indeholder farvebærende melanosomer.

Denne opdagelse tyder stærkt på, at de uklare pycnofibre fra andre pterosaurer også er primitive fjer. Dette betyder sandsynligvis, at evnen til at dyrke fjer udviklede sig én gang, omkring 100 millioner år før Archaeopteryx , og blev overført til forskellige grupper af arter.

Ikke overraskende, denne forestilling om fjeragtige pterosaurer har vist sig omstridt, og andre forskere har udfordret vores ideer. Debatten fokuserer på nogle få nøglespørgsmål, med spørgsmål vedrørende bevaring af fjerene for og midt.

Leicester University's Dave Unwin og Portsmouth University's Dave Martill hævder, at pterosaur-strukturerne kan være for nedbrudte til, at vi kan være sikre på, at de er fjer. og at de faktisk kunne være nedbrudte hudfibre. Men fjerenes egenskaber er ikke i overensstemmelse med nedbrydning og optrævling af kompositfibre. De er også bugtet og mangler den rumlige organisering af hudfibre og indeholder melanosomer, som ikke er inkorporeret i hudkollagen.

Unwin og Martill påpeger også, at keratin og andre kemiske beviser, vi fandt, kunne være kontaminering. Men dette virker usandsynligt, fordi det kun blev fundet i fjerene og ikke i det omgivende væv.

Et andet problem er, at andre pterosaurfossiler kun har simple hårlignende filamenter og ikke forgrenede strukturer. Men fugle i dag har mange forskellige fjertyper, så disse filamenter kan være anderledes eller tidlige, simpel form for fjer - en idé understøttet af de teoretiske modeller.

Løbende debat

Det er altid en god idé at stille spørgsmålstegn ved fortolkninger af nye fossiler, især hvor de evolutionære implikationer er vidtrækkende, selvom vi mener, at beviserne for pterosaurfjer er der i fossilerne. Klart, imidlertid, der er mere at gøre, og vi udfører i øjeblikket flere tests på fossilerne for bedre at forstå den kemiske sammensætning og struktur af fjerene.

Ultimativt, hvis vi har ret, det ser ud til, at de første fjer vil blive fundet i forfædrene til pterosaurer og dinosaurer i den tidlige trias-epoke, omkring 252 millioner til 247 millioner år siden. Desværre, vi har ingen fossiler, der viser bevaring af blødt væv fra denne tidsperiode.

Men hvis vi har lært noget af den fossile optegnelse af fjer, det er at forvente, at mere vil blive opdaget. Gennem årene har vi gentagne gange måttet udvide vores søgen efter fossiler med fjer, og for hvordan gamle fjer så ud. Hvem ved, hvilken indsigt fremtidige fossiler vil bringe.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.