אבולוציה של דינוזאורים: מחקר חדש

תשכחו מכל מה שחשבתם על דינוזאורים מעופפים. מחקר חדש בחן מאובני דינוזאורים שהשתמרו עם נוצותיהם ומצא שחלקם איבדו את יכולת התעופה. המחקר, בהובלת ד"ר יוסף כיאט, חוקר במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט ובית הספר לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף עם חוקרים מסין ומארה"ב שפורסם בכתב העת Communications Biology , משנה את כל מה שחשבנו על מוצא התעופה.

רגע, בואו ניקח צעד קטן וכמה מיליוני שנים אחורה. בבוואריה שגרמניה התגלה מאובן מיוחד במינו ושמור היטב בן 150 מיליון שנה. מאובן זה היה נראה גם כמו ציפור (היו לו נוצות ומבנה עצמות כשל ציפור), אך גם כמו זוחל (לסת עם שיניים ועצם זנב), והוא כונה על ידי החוקרים ארכיאופטריקס (Archaeopteryx), מילה שפירושו "כנף קדומה".

כמאה שנים לאחר גילוי הארכיאופטריקס, חוקרי מאובנים (פליאונטולוגים), שעסקו בחקר דינוזאורים הבחינו כי הארכיאופטריקס חולק תכונות דומות עם מינים של תרופודים  (Theropods) – דינוזאורים טורפים שהלכו על שתיים. על בסיס התכונות המשותפות לתרופודים ולציפורים – רגל עם שלוש אצבעות, נוצות, הליכה זקופה על זוג גפיים אחוריות, קשקשים על רגלי הציפורים ועל גופם של התרופודים – ועל בסיס דמיון גנטי  הסיקו החוקרים כי התרופודים הם אבותיהן הקדמוניים של הציפורים, ומכאן שהעופות הם למעשה קבוצה של דינוזאורים.

חלפו עוד שני עשורים, וב-1996 נחשפו באזור ליאונינג שבסין מאובנים רבים של דינוזאורים דמויי עופות קטנים, שבהם אפשר היה לראות בבירור את צורתן של נוצות פלומה ונוצות אחרות.

כאן נכנס לתמונה ד"ר  יוסף כיאט, אורניתולוג (חוקר עופות) המתמחה בחקר נוצות, ומסביר:  "תהליך החלפת הנוצות מספר סיפור חשוב: בעלי כנף שתלויים בתעופה, ובנוצות המאפשרות אותה, מחליפים את נוצותיהם בתהליך מסודר ומדורג, ששומר על הסימטריה בין הכנפיים ומאפשר להם להמשיך לעוף גם במהלכו. לעומת זאת, אצל ציפורים ללא יכולת תעופה, תהליך החלפת הנוצות הוא אקראי יותר וחסר סדר. לפיכך, אופן החלפת הנוצות מספר לנו אם אותו בעל כנף מסוגל לעוף".

החלפת נוצות נראית כמו פרט טכני קטן, אבל כשבוחנים אותה במאובנים, היא יכולה לשנות את כל מה שחשבנו על מוצא התעופה ומדגישה כמה מורכבת ומגוונת הייתה האבולוציה של הכנף. במסגרת המחקר נבחנו תשעה מאובנים ממזרח סין של דינוזאור בעל נוצות בשם אנכיאורניס (Anchiornis). הודות לתנאים המיוחדים ששררו באזור, המאובנים הללו השתמרו עם נוצותיהם, ואפילו צבען של נוצות הכנף נשמר – לבן עם נקודה שחורה בקצה. ידוע לחוקרים כי נוצות צומחות במשך שבועיים-שלושה עד שהן מגיעות לגודלן המלא, ואז הן מתנתקות מכלי הדם אשר מזינים אותן בזמן הצמיחה והופכות לחומר מת. עם הזמן הן נשחקות, נושרות ומוחלפות בנוצות חדשות. צבע הנוצות שהשתמר במאובני הדינוזאורים מסין אפשר לחוקרים לזהות את מבנה הכנף, שבשוליה פס של נקודות שחורות. בנוסף, אפשר היה להבחין בנוצות חדשות שטרם השלימו את צמיחתן, ולכן הנקודה השחורה שלהן חורגת מהפס השחור. בדיקה מעמיקה של הנוצות החדשות בתשעת המאובנים העלתה שהחלפת הנוצות לא התרחשה בתהליך סדור.

ד"ר כיאט מספר: "על פי היכרותי עם עופות מודרניים זיהיתי את דגם החלפת הנוצות, המעיד כי אותם דינוזאורים איבדו ככל הנראה את יכולת התעופה. זהו ממצא נדיר ומרגש במיוחד: השתמרות הצבע של הנוצות העניקה לנו הזדמנות ייחודית לזהות תכונה תפקודית של אותם יצורים קדומים, ולא רק את מבנה הגוף המשתמר במאובנים הכוללים שלדים ועצמות".

שושלת הדינוזאורים נפרדה משאר הזוחלים לפני 240 מיליון שנה. זמן קצר יחסית לאחר מכן (בקנה מידה אבולוציוני, כמובן) אצל חלק מהדינוזאורים התפתחו נוצות: מבנה אורגני ייחודי, קל וחזק, העשוי מחלבון ומשמש בעיקר לתעופה ולשמירת חום הגוף. לפני כ-175 מיליון שנה נוסדה שושלת דינוזאורים בעלי נוצות בשם פֶּנֶרַפּטורִָה, שממנה התפתחו הציפורים המודרניות – הענף היחיד ששרד את ההכחדה ההמונית שחתמה את עידן המזוזואיקון לפני 66 מיליון שנה ובה נכחדו רוב הדינוזאורים האחרים. ככל הידוע לנו, הנוצות שהתפתחו בקבוצת הפנרפטורה שימשו לתעופה, אך ייתכן שכאשר השתנו התנאים איבדו חלק מהדינוזאורים הללו את יכולת התעופה, בדומה ליען ולפינגווין בני ימינו.

הממצאים מעידים על כך שהתפתחות התעופה במהלך האבולוציה של דינוזאורים (ועופות, כמובן) הייתה מורכבת הרבה יותר ממה שחשבו בעבר. למעשה, ייתכן שהיא התפתחה במינים מסוימים, אך אבדה בהמשך התהליך האבולוציוני. אנכיאורניס מצטרף כעת לרשימת הדינוזאורים שהיו מכוסים נוצות אך לא מעופפים, ומדגיש עד כמה מורכבת ומגוונת הייתה האבולוציה של הכנף.