Fossil berättar om hur första dinofågeln Archaeopteryx kunde flyga

2018-03-14

Fossil av Archaeopteryx. Det som finns bevarat är delar av skallen, båda vingarna, bröstkorgen, bäckenet och benen.

Frågan om huruvida dinofågeln Archaeopteryx från yngre juraperioden höll sig på marken, var en glidare eller en aktiv flygare har fascinerat paleontologer i årtionden. En internationell forskargrupp har använt synkrotron-mikrotomografi för att kunna hitta svar på frågan utan att skada fossilen. Resultaten visar att Archaeopteryx vingar var utformade för tillfälliga flygturer, men inte för så avancerade flygningar som dagens fåglar klarar.

Kunde Archaeopteryx flyga, och i så fall hur? Även om det är allmänt känt att dagens fåglar härstammar från dinosaurierna är många frågor om deras tidiga evolution och utveckling av flygförmågan fortfarande obesvarade. Hittills har traditionella forskningsmetoder till exempel inte kunnat fastställa om Archaeopteryx flög eller inte. Genom att använda synkrotron-mikrotomografi (beamline ID19 ) vid European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Frankrike, har forskare från ESRF, Palacký-universitetet i Tjeckien, CNRS och Sorbonne-universitetet i Frankrike, Bürgermeister-Müller-Museum Solnhofen i Tyskland, och Uppsala universitet kunnat ta reda på mer om hur Archaeopteryx levde och rörde sig.

Fossil från sydöstra Tyskland

Att återskapa beteendet hos utdöda djur är alltid en svår utmaning för paleontologer, särskilt när det handlar om så gåtfulla djur som den berömda Archaeopteryx. Fossilen från Archaeopteryx återfanns i jurasediment i sydöstra Tyskland och den anses vara den äldsta potentiellt flygande dinosaurien. De välbevarade fossilen visar de nära familjebanden mellan utdöda rovdinosaurier och levande dinosaurier: fåglarna. De flesta moderna fåglars skelett är ytterst specialiserade för flygande men många av deras karakteristiska anpassningar, särskilt i axelpartiet, finns inte hos Archaeopteryx-fossilen. Även om deras fjädertäckta vingar påminner om dem hos moderna fåglar så är Archaeopteryx axelstruktur oförenlig med moderna fåglars vingrörelser.

- Genom att statistiskt jämföra benen hos levande djur som har beteenden vi kan observera med dem hos kryptiska fossil är det möjligt att ta in ny information i en gammal diskussion, säger studiens seniora författare Sophie Sanchez, forskare vid Uppsala universitet.

Archaeopteryx skelett är bevarade i och på kalkstensplattor som endast visar en del av deras morfologi. Eftersom dessa fossil hör till de mest värdefulla i världen vill man ogärna att forskare borrar i eller delar fossilen för att se dolda eller interna strukturer. Som tur är är det idag inte längre nödvändigt att skada dyrbara fossil. Den stora känsligheten hos imagingtekniker, såsom de tillgängliga vid ESRF, ger mikroskopisk inblick i fossila ben och möjliggör 3D-rekonstruktioner av extraordinär kvalitet.

Konstnärlig tolkning av hur en flygande Archaeopteryx kan ha sett ut. Bild: Jana Růžičková

Vingben som fasaner

Scanningresultaten visade oväntat att vingbenen hos Archaeopteryx, i motsats till axelpartiet, delar viktiga anpassningar med dem hos moderna flygfåglar.

- Vi lade direkt märke till att benväggarna hos Archaeopteryx var mycket tunnare än de hos markbundna dinosaurier och var väldigt lika vanliga fågelben. Dataanalyser visade senare att benen hos Archaeopteryx var mest lika dem hos fåglar som fasaner som då och då flyger för att ta sig över hinder eller undkomma rovdjur, men inte så lika dem hos glidflygande och högtflygande fåglar så som många rovfåglar och en del havsfåglar som är optimerade för långa flygturer, säger Dennis Voeten, doktorand vid ESRF och Palacký-universitetet och studiens försteförfattare.

Det är känt att regionen runt Solnhofen i sydöstra Tyskland var en tropisk skärgård under juraperioden och forskarna menar att en sådan miljö verkar högst passande för ö-hopping eller flyktflygande. Archaeopteryx delade jurahimlen med primitiva flygödlor som senare skulle utvecklas till de gigantiska flygödlorna under kritaperioden. Forskarna fann liknande skillnader i vingbengeometri mellan primitiva och avancerade flygödlor som mellan aktivt flygande och segelflygande fåglar.

Insyn i den tidiga evolutionen

Eftersom Archaeopteryx representerar den äldsta kända flygande medlemmen i dinosauriesläktgrenen som också inkluderar moderna fåglar, beskriver studiens forskningsresultat inte bara Archaeopteryx livsstil utan ger även insyn i den tidiga evolutionen av dinosauriernas flygande. Nu vet forskarna att Archaeopteryx flög aktivt redan för 150 miljoner år sedan, vilket betyder att aktivt flygande hos dinosaurier utvecklats ännu tidigare.

- Eftersom Archaeopteryx saknade de anpassningar av bröstpartiet som behövs för att kunna flyga som moderna fåglar så måste den ha flugit på annat sätt. Vi kommer att behöva gå tillbaka till fossilen för att kunna svara på exakt hur den här bayerska evolutionsikonen använde sina vingar, säger Dennis Voeten.

Artikel:
Dennis F.A.E. Voeten et al. (2018) Wing bone geometry reveals active flight in Archaeopteryx, Nature Communications, http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-03296-8