الحفريات تحافظ على ريش الطيران الذي لم يسبق له مثيل في “أول طائر”

اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

عندما تحافظ الأحفوري على جسم حيوان كامل في الوفاة ، فإن رؤيته يراقب لقطة في الوقت المناسب. توجد العديد من هذه الأحافير لأركيوبستورس-أول طائر معروف-والآن ، وهي عينة رائعة كانت محظورة للعلماء لعقود تقدم أدلة غير مرئية سابقًا حول قدرة الطائر الأول على الطيران.

لقد تساءل الباحثون منذ فترة طويلة عن كيفية قيام Archeopteryx بالهواء بينما لم يترك معظم أبناء عمومته للديناصورات الريش الأرض ، وجادل البعض بأن Archeopteryx ربما كان أكثر من طائرة شراعية أكثر من طارد حقيقي. تم العثور على أول حفريات من هذا العجائب الجوراسية المجنحة في جنوب ألمانيا منذ أكثر من 160 عامًا ويبلغ من العمر حوالي 150 مليون عام ؛ حتى الآن تم اكتشاف 14 حفريات فقط. لكن جامعي القطاع الخاصين قد قطعوا بعض هذه الندرة ، وعزل الحفريات من الدراسة العلمية والتحقيقات المتوفرة في هذه اللحظة المحورية في تطور الطيور.

تم الحصول على أحد هذه الأحفوري مؤخرًا من قبل متحف التاريخ الطبيعي في شيكاغو وقدمت إجابات على السؤال القديم حول الطيران في Archeopteryx. نشر الباحثون وصفًا لعينة بحجم الحمام في مجلة Nature في 14 مايو ، وأبلغوا أن فحوصات الضوء فوق البنفسجي (UV) والتصوير المقطعي (CT) كشفت عن الأنسجة والهياكل الرخوة التي لم يسبق لها مثيل في هذا الطائر القديم. وشملت النتائج الريش التي تشير إلى أن Archeopteryx يمكن أن يحقق رحلة تعمل بالطاقة.

في حين أن معظم العينات الأحفورية Archeopteryx “غير مكتملة وسحق” ، فقد فقدت هذه الأحفوري رقمًا واحدًا فقط وبقيت دون تدفق من قبل الوقت ، كما قال مؤلف الدراسة الرئيسي الدكتور Jingmai O'Connor ، عالم الحفريات والمنسق المشارك للزواحف الأحفورية في المتحف الميداني.

وقال أوكونور لـ CNN: “العظام محفوظة بشكل رائع بثلاثية الأبعاد ؛ فأنت حقًا لا ترى ذلك في جميع العينات الأخرى”. “لدينا أيضًا المزيد من الأنسجة الرخوة المتحفرة المرتبطة بعيناتنا أكثر مما رأيناه في أي فرد آخر.”

ريش الرحلة

عمل المستحضرون الأحفوريين في المتحف الميداني ودراسة Akiko Shinya و Constance Van Beek على العينة لأكثر من عام. لقد أمضوا مئات الساعات في مسح ونمذجة مواقف العظام في ثلاثة أبعاد ؛ تقطيع شظايا الحجر الجيري. واستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية لإلقاء الضوء على الحدود بين الأنسجة الرخوة المعدنية والمصفوفة الصخرية.

تحضيرهم – وهي عملية استغرقت حوالي 1600 ساعة في جميع ، أوكونور المقدرة – تؤتي ثمارها. اكتشف الباحثون أول دليل في Archeopteryx لمجموعة من ريش الطيران تسمى Tertials ، والتي تنمو على طول العضو بين الكوع والجسم وهي مكون مهم لجميع الطيران الذي تعمل بالطاقة في الطيور الحديثة. وقال أوكونور إنه منذ الثمانينيات من القرن الماضي ، افترض العلماء أن Archeopteryx كان لديه تربية بسبب طول عظم العضد. ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على مثل هذه الريش في أحفوري Archeopteryx.

لم تنته المفاجآت عند هذا الحد. ألمحت أشكال المقياس المطول على وسادات إصبع القدم إلى أن Archeopterys قضى وقتًا في البحث عن الأرض ، كما يفعل الحمام والحمائم الحديثة. قدمت العظام الموجودة في سقف فمه أدلة حول تطور ميزة الجمجمة في الطيور التي تسمى kinesis القحفية ، الحركة المستقلة لعظام الجمجمة بالنسبة لبعضها البعض. تمنح هذه الميزة الطيور مزيدًا من المرونة في كيفية استخدامها مناقيرها.

“لقد كان واحدًا” واو! ” بعد الآخر ، قال أوكونور.

وقالت الدكتورة سوزان تشابمان ، أستاذة مشاركة في قسم العلوم البيولوجية بجامعة كليمسون في ساوث كارولينا ، إن اكتشاف التوربيات على وجه الخصوص “هو اكتشاف غير عادي لأنه يشير إلى أن Archeopteryx يمكن أن يطير بالفعل”. تشابمان ، الذي لم يشارك في البحث ، يدرس تطور الطيور باستخدام علم الحفريات والبيولوجيا التنموية.

وقال تشابمان لـ CNN في رسالة بالبريد الإلكتروني: “قام تحضري شيكاغو Archeopteryx بعمل رائع في الحفاظ على هيكل العظام فحسب ، بل أيضًا انطباعات الأنسجة الرخوة”. “بسبب رعايتهم ، توفر هذه العينة القريبة الكاملة رؤى لم يسبق لها مثيل في هذه الأحفوري الانتقالي من ديناصورات theropod إلى الطيور.”

ومع ذلك ، فإن Archeopteryx ربما كان على الأرجح يطير فقط لمسافات قصيرة ، كما أضافت. وقال تشابمان إنه على الرغم من وجود ترنح ، إلا أنه كان يفتقر إلى بعض التعديلات على طيران الطاقة في الطيور الحديثة ، مثل عضلات الطيران المتخصصة وتمديد عظم الثدي يسمى عارضة لترسيخ تلك العضلات.

نقطة تحول تطورية

استحوذ المتحف على عينة Archeopteryx في عام 2022 ، وفي ذلك الوقت ، وصفها رئيس ومدير المتحف جوليان سيجرز بأنها “استحواذ الأحفوري الأكثر أهمية في متحف الميدان منذ Sue The T. Rex”.

كعلاقة بين الديناصورات غير الآسيوية والسلالة التي أنتجت جميع الطيور الحديثة ، كانت أهمية Archeopteryx التطورية لا جدال فيها. لكن في بعض النواحي ، كان المتحف يأخذ مقامرة كبيرة على تلك الأحفوري بالذات ، وفقًا لما قاله أوكونور. كان في أيدي خاصة منذ عام 1990 ، وكانت حالتها غير معروفة. وقال أوكونور إنه عندما وصل إلى المتحف ، لم يكن العلماء متأكدين مما يمكن توقعه.

القول بأن الأحفوري تجاوزت توقعاتهم سيكون بخس.

وقال أوكونور: “عندما اكتشفت أننا سنحصل على Archeopteryx ، لم أكن أبدًا في أعنف أحلامي ، اعتقدت أننا سننتهي بعينة مذهلة”. “هذا واحد من أهم التحولات التطورية الكلية في تاريخ حياة الأرض ، لأن هذا يؤدي إلى مجموعة من الديناصورات التي لا تنجو من الانقراض الجماعي الطرفي ، ولكن بعد ذلك يصبح مجموعة الفقاريات الأرضية الأكثر تنوعًا على كوكبنا اليوم. لذلك هذه لحظة مهمة للغاية في التطور.”

وأضاف تشابمان أن أهمية هذه العينات تؤكد على سبب إعطاء الأولوية للوصول العلمي على مجموعة الأحفورية الخاصة. عندما يتم بيع الحفريات من أجل الربح والعرض الخاص بدلاً من الدراسة ، “إن إعدادها غالبًا ما يكون ضعيفًا ، وبالتالي فقدان هياكل الأنسجة الرخوة التي لا يمكن الاستغناء عنها” ، قالت. “علاوة على ذلك ، فإن قيمة هذه العينات لفهم البشرية للتطور تضيع منذ عقود.”

وأضاف أوكونور أن شيكاغو Archeopteryx يحتفظ على الأرجح العديد من التفاصيل المهمة الأخرى حول تطور الطيور. مع وفرة من البيانات التي تم جمعها بالفعل من الأحفوري والتحليل الجاري ، لم يتم بعد سرد قصتها الكاملة.

قالت: “سيكون هناك الكثير في المستقبل”. “آمل أن يجد الجميع أنها مثيرة كما أفعل.”

ميندي ويسبرغر كاتبة علمية ومنتج إعلامي ظهر عمله في مجال العلوم الحية ، العلمية الأمريكية وكيف يعمل. هي مؤلفة “” “صعود حشرات الزومبي: العلم المفاجئ لسيطرة العقل الطفيلي “(مطبعة هوبكنز).

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com