دم دراز گمشده تکامل پرندگان اولیه

در سال 1861، هنگامی که کارگران معدن در حومه باواریا سنگ آهک را به ورقه‌هایی برای استفاده در چاپ لیتوگرافی تقسیم می‌کردند، به طور اتفاقی با یک اسکلت فسیلی برخورد کردند. این اسکلت پر داشت و بال، بنابراین واضح بود که یک پرنده است - اما دم بلند و چنگال‌های تیزی داشت که شبیه خزندگان بود.

این فسیل که <نامیده شد>Archaeopteryx، جرقه‌ای برای یک ایده اساسی بود - اینکه پرندگان امروزی از دایناسورهای بدوی تکامل یافته‌اند. این پرنده دورگه توسط چارلز داروین به عنوان تاییدی بر نظریه تکامل از طریق انتخاب طبیعی او، که تنها دو سال قبل منتشر شده بود، مورد استقبال قرار گرفت. علاوه بر این، Archaeopteryx با قدمت 150 میلیون سال، ثابت کرد که پرندگان تا پایان دوره ژوراسیک در حال اوج گرفتن بوده‌اند. دیرینه‌شناسان آن زمان مطمئناً انتظار داشتند که پرندگان ژوراسیک بیشتری از سوابق فسیلی ظاهر شوند، اما افسوس، سنگ‌ها عمدتاً ساکت بوده‌اند - تا به حال. چن در Nature، چن و همکاران.1 تنها دومین گونه ژوراسیک شناخته شده را توصیف می‌کنند که به طور قاطع به عنوان یک پرنده طبقه‌بندی می‌شود.

به Baminornis zhenghensis خوش آمدید، موجودی سبک وزن که به راحتی در کف دست شما جا می‌گیرد. نام آن به محل یافت شدن آن اشاره دارد - در شهرستان ژنگ‌هه در استان فوجیان، در جنوب شرقی چین. در اینجا، سنگ‌های گلی 148 تا 150 میلیون سال قدمت دارند و متعلق به سازند نانیوان هستند. آنها برخی از هیجان انگیزترین فسیل‌های تازه کشف شده در جهان را به دست می‌دهند که به عنوان جانوران ژنگ‌هه شناخته می‌شوند. تا کنون تنها بررسی‌های میدانی محدودی انجام شده است، اما در حال حاضر بیش از 100 فسیل را کشف کرده است که بسیاری از آنها به زیبایی حفظ شده‌اند. بیشتر آنها حیوانات آبزی یا نیمه آبزی مانند ماهی‌ها و لاک‌پشت‌ها هستند، اما تنها بیش از یک سال پیش، یک اسکلت کوچک و ظریف کشف شد. تصور می‌شود که این گونه جدید دایناسور، Fujianvenator prodigiosus، یکی از نزدیک‌ترین خویشاوندان پرندگان باشد2. اکنون، Baminornis نشان می‌دهد که اعضای گروه Avialae، یا پرندگان واقعی - اساساً آنهایی که می‌توانستند با بال زدن خود را در هوا به حرکت درآورند3 - در دوره ژوراسیک در چین در کنار پسرعموهای دایناسور خود زندگی می‌کردند.

Baminornis یک کشف برجسته است و در میان مهم‌ترین فسیل‌های پرندگان که از زمان کشف Archaeopteryx در اوایل دهه 1860 کشف شده‌اند، قرار دارد (شکل 1). در سال‌های پس از آن اولین کشف، اسکلت‌های Archaeopteryx در معادن سنگ آهک دیگر در این نزدیکی ظاهر شدند. اکنون چهارده اسکلت شناخته شده است و بحث‌هایی در مورد اینکه آیا آنها متعلق به یک یا چند گونه هستند وجود دارد4. صرف نظر از این، همه آنها پرندگان بدوی با بال‌های نسبتاً کوچک، فک‌های دندان‌دار و پاهایی بودند که می‌توانستند چیزها را بگیرند (پاهای شکاری). این موجودات احتمالاً می‌توانستند پرواز کنند - اما نه خیلی خوب5. به قول جان اوستروم، دیرینه‌شناس، Archaeopteryx اساساً اسکلت یک دایناسور کوچک گوشتخوار تعمیم‌یافته را دارد، فقط با بال6.

جدول زمانی کشفیات فسیلی کلیدی که به دانشمندان در درک چگونگی تکامل پرندگان کمک کرده است
شکل 1 | جدول زمانی کشفیات فسیلی کلیدی که به دانشمندان در درک چگونگی تکامل پرندگان کمک کرده است. دایناسورها پس از اولین ظهور خود در حدود 231 میلیون سال پیش در دوره تریاس، تنوع یافتند و تا حدود 170 میلیون سال پیش، در دوره ژوراسیک، دایناسورهایی با پاهایی که قادر به گرفتن و بریدن چیزها بودند (دایناسورهای «شکاری») تکامل یافتند. این دایناسورها اجداد پرندگان بودند. تا به حال، فسیل‌های تنها یک پرنده قطعی، Archaeopteryx، از دوره ژوراسیک شناسایی شده بود. این گونه از 150 میلیون سال پیش پر داشت، اما دم بلندی نیز داشت که از ویژگی‌های دایناسورها بود. چن و همکاران.1 گزارش شناسایی فسیل‌های یک پرنده ژوراسیک دیگر، Baminornis zhenghensis، از 148 میلیون تا 150 میلیون سال پیش را می‌دهند. این پرنده دارای برخی از ویژگی‌های پرندگان مدرن، مانند دم کوتاه بود. قدیمی‌ترین پرنده دم کوتاه که قبلاً شناخته شده بود، 120 میلیون تا 131 میلیون سال قدمت دارد و از دوره کرتاسه است. پرندگان کاملاً مدرن از 66 میلیون تا 68 میلیون سال پیش شروع به ظهور کردند و اینها پس از برخورد یک سیارک در 66 میلیون سال پیش منجر به انقراض دایناسورهای غیر پرنده شدند.

تعدادی دیگر از فسیل‌های ژوراسیک پردار، از جمله آنهایی که به عنوان انچیورنیتیدها و اسکانسوریوپتریژیدها شناخته می‌شوند، ممکن است پرنده باشند، اما طبقه‌بندی آنها بحث‌برانگیز است، زیرا بسیاری از تجزیه و تحلیل‌های تبارشناسی در عوض آنها را به عنوان دایناسورهای «شکاری» غیر پرنده در منطقه Velociraptor درخت خانوادگی تکاملی شناسایی می‌کنند7. با این وجود، آنها نیز هوانوردان بدوی بودند که فاقد بسیاری از سازگاری‌های کلیدی مربوط به پرواز پرندگان مدرن، مانند دم‌های کوتاه شده و کمربندهای شانه تغییر یافته برای بال زدن قدرتمند بودند.

Baminornis متفاوت است. از دو جهت خاص، بیشتر از Archaeopteryx به پرندگان مدرن شباهت دارد. اول، فاقد دم بلندی است که در دایناسورهای شکاری و در Archaeopteryx دیده می‌شود. در عوض، برخی از مهره‌های آن در یک تکه کوتاه و کله‌دار به نام پیگوستیل به هم متصل شده‌اند. کسانی از ما که مرغ را برای شام کباب می‌کنیم، ممکن است در چارچوب "بینی کشیش"، یک برجستگی گوشتی و چرب در پشت پرنده که از پیگوستیل و بافت‌های اطراف آن تشکیل شده است، با پیگوستیل برخورد کرده باشیم. پیگوستیل چندین عملکرد آیرودینامیکی دارد. پرهای پرواز را محکم می‌کند، کشش را (نسبت به سطوح مشاهده شده برای پرندگان با دم بلندتر) کاهش می‌دهد و به انتقال مرکز جرم به سمت جلو به سمت بال‌ها کمک می‌کند، که به بیومکانیک کمک می‌کند.

دوم، کمربند شانه Baminornis به گونه‌ای بازسازی شده است که استخوان کتف و کوراکوئید جدا هستند و کوراکوئید به شکل میله درآمده است - سازگاری‌هایی که با ماهیچه‌ها و حرکات بازوی بال زدن مرتبط هستند. این ویژگی‌های تشریحی نشان می‌دهد که Baminornis احتمالاً در پرواز بهتر از Archaeopteryx بوده است، و حتی ممکن است پرواز بهتری نسبت به برخی دیگر از پرندگان بدوی چندین میلیون سال بعد در دوره کرتاسه بوده باشد.

با این اوصاف، Baminornis نه پرستو بود و نه آلباتروس. پرندگان امروزی دارای ماهیچه‌های بزرگ و بال‌زنی هستند - گوشت لذیذ سینه مرغ - که به یک استخوان سینه استخوانی غول پیکر متصل می‌شوند. با این حال، Baminornis فاقد چنین استخوانی است، بنابراین مشخص نیست که ماهیچه‌های پرواز آن چقدر بزرگ بودند و کجا متصل شده‌اند. علاوه بر این، دست آن شبیه دست یک دایناسور شکاری به نظر می‌رسد: انگشتان منفرد که می‌توانند بگیرند و ببرند، هر کدام با استخوان‌های زیاد، به جای ساختار جوش خورده محکمی که پرهای اصلی بال پرندگان امروزی را محکم می‌کند. و از آنجایی که پرهای آن حفظ نشده‌اند، نمی‌دانیم که بال‌های Baminornis چگونه ساخته شده‌اند، یا حتی چقدر بزرگ بوده‌اند.

همه اینها باعث می‌شود که من تعجب کنم که Baminornis چقدر خوب می‌توانست پرواز کند، و اینکه آیا به شیوه‌ای شبیه به پرندگانی که می‌شناسیم پرواز می‌کرد یا با سبک خاص خود. حتی وجود پیگوستیل لزوماً ثابت نمی‌کند که Baminornis قابلیت‌های پرواز قوی داشته است، زیرا بسیاری از دایناسورهای نزدیک به پرندگان - حتی برخی از گونه‌های زمینی - به طور مستقل دم‌های کوتاه شده را به دلایل مختلف تکامل داده‌اند8. در نهایت، برای درک اینکه Baminornis چگونه پرواز می‌کرد، مدل‌سازی بیومکانیکی دقیق و آزمایش فرضیه مورد نیاز است، و این یک گام بعدی ثمربخش در تحقیق در مورد این فسیل قابل توجه خواهد بود.

مهم نیست که Baminornis چقدر آکروباتیک در هوا بود، این فسیل شواهد قابل توجهی ارائه می‌دهد که پرندگان در اوایل تاریخ خود متنوع‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد بوده‌اند. احتمالاً دسته‌ای از پرندگان وجود داشت - پرندگان دم بلند شبیه به Archaeopteryx، پرندگان دم کوتاه مانند Baminornis، شاید حتی بال‌زن‌های عضلانی، همانطور که توسط یک استخوان چنگالی تحریک‌آمیز (استخوان‌های ترقوه جوش خورده که به عنوان فنری برای ذخیره انرژی در طول پرواز عمل می‌کنند) که در همان سنگ‌های Baminornis کشف شده است، پیشنهاد می‌شود - بر فراز سرهای Brontosaurus، Stegosaurus و دیگر دایناسورهای نمادین ژوراسیک پرواز می‌کردند. فسیل‌های بیشتری باید در آنجا وجود داشته باشند، در آن مکان‌های نادری که می‌توانند اسکلت‌های ظریف را حفظ کنند، پس بیایید به جستجو ادامه دهیم.

Nature 638, 323-324 (2025)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-04212-5