_ Tobe de dinozaur, cu raze X videoclipurile și modelele 3D aruncă lumină asupra evoluției mișcării păsărilor

Aripile pot fi alegerea evidentă atunci când studiem legătura dintre dinozauri și păsări, dar o pereche de paleontologi Yale preferă tobe. Acea parte a piciorului, spun ei, este locul în care reducerea fibulară la unii dinozauri, cu zeci de milioane de ani în urmă, a făcut posibil ca păunii să se lăvească, pinguinilor să se câine și curcanilor să trapească.

„Un bun. modalitatea de a înțelege acest lucru este să aruncați o privire la tobe, precum cele pe care oamenii le mănâncă de Ziua Recunoștinței”, a spus Armita Manafzadeh, autorul principal al unui studiu în Nature. Ea este cercetătoare postdoctorală afiliată la Institutul Yale pentru Studii Biosferice, Departamentul de Științe Pământului și Planetare și Muzeul Yale Peabody.

„Sub carnea unei tobe, veți găsi două oase— tibia, care este lungă și groasă, și fibula, care este mult mai scurtă și mai subțire”, a explicat Manafzadeh. „Această fibula scurtată este ceea ce permite păsărilor să se răsucească și să se întoarcă atunci când nu sunt în zbor. Și pentru a înțelege povestea ei evolutivă, trebuie să ne uităm la dinozauri.”

Cu toate acestea, fibula a fost în mare măsură trecută cu vederea. de către paleontologi și alți oameni de știință, adesea privite ca doar o mică rămășiță a unei trăsături fiziologice odinioară mai mare. Ideea că peroneul scurtat a avut un beneficiu evolutiv distinct a fost relativ neexplorată.

„Fibula este, în general, cea mai diminutivă dintre cele două oase ale picioarelor, și adesea neglijată în studiul formei și formei vertebratelor. funcția”, a spus Bhart-Anjan Bhullar, profesor asociat de științe ale Pământului și al planetelor la Facultatea de Arte și Științe din Yale, curator asociat la Muzeul Yale Peabody și co-autor al studiului.

„Dar evoluția acționează asupra tuturor părților corpului, mari și mici. Structurile și regiunile care au fost ignorate sunt adesea mine de aur pentru noi perspective și povești nespuse.”

Pentru studiu, cercetătorii au folosit videoclipuri cu raze X ale unei păsări de astăzi - o bibilică cu cască - pentru a măsura cu precizie pozițiile articulațiilor genunchiului ale păsării. Folosind un software de ultimă generație de animație pe computer, ei au combinat videoclipurile cu modele 3D pentru a vizualiza modul în care suprafețele osoase ale păsării se potrivesc geometric și cum au apărut acele articulații în mișcare.

Ei au colectat și videoclipuri cu raze X de la o iguană. și un aligator și au examinat formele oaselor picioarelor la alte păsări, inclusiv un pinguin, un struț, o bufniță și o macara.

Cercetătorii au descoperit că, la păsări, suprafețele articulației tibiale au arcuri curbate, iar fibula scurtată este capabilă să se rostogolească în tobă de pasăre pentru aproximativ lungimea sa în raport cu tibia. Luate împreună, aceste caracteristici permit oaselor genunchiului să mențină un contact neted, chiar și atunci când articulația se răsucește cu mai mult de 100 de grade.

„Puteți vedea că peroneuul păsărilor se mișcă complet diferit de cel al celorlalți vii. reptile”, a spus Manafzadeh. „De aceea genunchii lor sunt capabili să se învârtească în mod unic, permițându-le să navigheze în lumea lor mai eficient. Ei folosesc acea mobilitate pentru a se întoarce și a manevra pe sol, dar bănuim că o folosesc și în afișajele de împerechere, strângerea prăzilor și mișcare. despre ramurile copacilor.”

În continuare, cercetătorii au căutat originile evolutive ale fibulei scurte la păsări – și au găsit răspunsul la anumite specii. de dinozauri.

În timp ce mulți dinozauri, inclusiv Tyrannosaurus rex, aveau suprafețe tibiale îndreptate și tobe rigide care nu permiteau decât genunchi asemănătoare balamalei, anumiți strămoși aviari, inclusiv Rahonavis ostromi și Ichthyornis dispar, au prezentat indicii tibial curbat. suprafețe și o fibulă scurtată, mai subțire, care era liberă să se miște singură.

„Am descoperit că tocmai caracteristicile care au apărut la dinozaurii timpurii pentru a rigidiza piciorul au ajuns să fie cooptate de păsări și rudele lor apropiate pentru a mobiliza articulația genunchiului într-un mod unic și extrem”, a spus Bhullar. . „În repetate rânduri, vedem că evoluția operează prin reutilizarea structurilor și funcțiilor existente, adesea în moduri surprinzătoare și imprevizibile.”

Cercetătorii au spus că mai multe fosile binecunoscute Muzeului Yale Peabody au fost esențiale în lucrare, inclusiv Allosaurus, uriașul prădător din Jurasic descoperit de O.C. Marsh (care avea un genunchi de dinozaur rigid); Deinonychus, „velociraptorul” filmelor „Jurassic Park” (care avea o formă timpurie a articulației genunchiului ca o pasăre); și Ichthyornis, al cărui proto-cioc a făcut obiectul unui studiu anterior al lui Bhullar (și care avea un genunchi aviar complet modern).

Noul studiu face parte din cercetările în curs ale lui Bhullar și Manafzadeh privind evoluția mișcarea animalelor, bazată pe noua lor metodă de vizualizare a modului în care animalele antice se mișcau, comparând articulațiile lor cu cele ale animalelor moderne.

Stephen Gatesy de la Universitatea Brown. și John Nyakatura de la Humboldt Universität zu Berlin din Germania sunt coautorii studiului.

(Fluierul)