راز پای مرغ! چطور دایناسورها پرنده شدن؟

یه نگاه تازه به پیوند دایناسورها و پرنده‌ها

انتخاب بال‌ها شاید گزینه دم‌دستی برای بررسی رابطه دایناسورها و پرنده‌ها باشه، ولی دو تا دیرینه‌شناس از دانشگاهِ ییل، رفتن سراغ پای مرغ. نظرشون اینه که همین بخش از پا، نقطه‌ایه که کوچیک شدن استخون فیبولا توی بعضی از دایناسورها، میلیون‌ها سال پیش، به پرنده‌های امروزی مثل طاووس‌ها، پنگوئن‌ها و بوقلمون‌ها اجازه داده یه جور خاصی راه برن. آرمیتا مناف‌زاده، که نویسنده اصلی یه مقاله جدید توی مجله Nature هست، میگه: «برای درک بهتر این ماجرا، می‌شه به پای مرغی که مردم سر سفره‌ی شکرگزاری می‌خورن نگاهی انداخت.» اون الان محقق ارشدِ مؤسسه مطالعات بیوسفر ییل، تویِ دپارتمان علوم زمین و سیاره‌ها و موزه پیبادی ییل کار می‌کنه.

مناف‌زاده توضیح می‌ده: «زیرِ پوستِ پای مرغ، دو تا استخون هست: تیبیا که بلنده و کلفت، و فیبولا که خیلی کوتاه‌تر و نازک‌تره. این فیبولای کوچیکه که به پرنده‌ها اجازه می‌ده وقتی پرواز نمی‌کنن، دور خودشون بچرخند و راحت حرکت کنن. برای فهمیدن داستان تکاملش، باید به دایناسورها نگاه کنیم.»

با این وجود، استخونِ فیبولا معمولاً توسط دیرینه‌شناس‌ها و دانشمندای دیگه نادیده گرفته شده و بیشتر به عنوان یه اثر کوچیک از بقیه‌ی ویژگی‌های بزرگ‌ترِ فیزیولوژیکی دیده می‌شه. این که فیبولای کوچیک شده یه مزیت تکاملی خاص داشته باشه، کمتر مورد توجه قرار گرفته بود. بَهرَت-آنجان بهولار، استاد علوم زمین و سیاره‌ها توی دانشکده هنر و علوم ییل و یکی از نویسنده‌های این تحقیق، می‌گه: «فیبولا معمولاً از دوتا استخونِ پایین پا کوچیک‌تره و توی بررسی شکل و کارکرد مهره‌داران، نادیده گرفته می‌شه. ولی تکامل روی همه‌ی بخش‌های بدن، چه بزرگ و چه کوچیک، تأثیر می‌ذاره. ساختارها و قسمت‌هایی که نادیده گرفته می‌شن، اغلب گنجینه‌هایی از ایده‌های جدید و داستان‌های ناگفته هستن.»

تو این تحقیق، محقق‌ها از ویدئوهای اشعه ایکس یه پرنده‌ی امروزی – مرغ گینه‌ای کلاه‌دار – استفاده کردن تا دقیق اندازه‌ی مفصل زانوش رو بگیرن. با کمک نرم‌افزار پیشرفته‌ی انیمیشن کامپیوتری، ویدئوها رو با مدل‌های سه‌بعدی ترکیب کردن تا ببینن چطور سطح‌های استخونی پرنده با هم هماهنگ می‌شن و این مفاصل توی حالِ حرکت چه شکلی می‌شن.

تحقیقات جدید درباره تکامل زانو توی پرنده‌ها

محقق‌ها هم‌چنین ویدئوهای اشعه ایکس از یه ایگوانا و یه تمساح جمع‌آوری کردن و شکل استخون‌های پا توی پرنده‌های دیگه‌ای مثل پنگوئن، شترمرغ، جغد و لک‌لک رو بررسی کردن. فهمیدن که توی پرنده‌ها، سطح مفصل تیبیال قوس داره و فیبولا که کوچیک‌تر شده، می‌تونه توی پاهاشون بچرخه. این ویژگی‌ها باعث می‌شه استخون‌های زانو، تماس نرم و بدون مشکلی داشته باشن، حتی وقتی مفصل بیشتر از ۱۰۰ درجه بچرخه.

مناف‌زاده می‌گه: «می‌شه دید که فیبولا تو پرنده‌ها یه جورِ کاملاً متفاوتی نسبت به بقیه‌ی خزنده‌های زنده حرکت می‌کنه. این ویژگی باعث می‌شه زانوشون یه جور منحصر به فردی بچرخه و بهشون این امکان رو می‌ده که توی دنیای خودشون با کارآیی بیشتری حرکت کنن. از این تحرک برای چرخیدن و مانور دادن توی زمین استفاده می‌کنن، ولی ما شک داریم که توی نمایشای جفت‌گیری، جمع‌آوری طعمه و حرکت بین شاخه‌های درختا هم ازش استفاده می‌کنن.»

دنبال ریشه‌های تکاملی فیبولا توی پرنده‌ها

بعد، محقق‌ها رفتن سراغ ریشه‌های تکاملی فیبولا توی پرنده‌ها و جوابشون رو توی بعضی از گونه‌های دایناسورها پیدا کردن. در حالی که خیلی از دایناسورها، از جمله تیرانوسوروس رکس، سطح تیبیال صاف و پاهای سفت‌و‌سختی داشتن که فقط اجازه‌ی حرکت لولاییِ مفصل زانو رو می‌داد، بعضی از نیاکای پرنده‌ها، مثل Rahonavis ostromi و Ichthyornis dispar، علائمی از سطح تیبیال منحنی و فیبولای کوچیک‌تر و نازک‌تر داشتن که آزادانه حرکت می‌کرد.

به قول بهولار: «ما فهمیدیم که ویژگی‌هایی که توی دایناسورهای اولیه برای سفت کردن پا ظاهر شدن، توی پرنده‌ها و نزدیک‌ترین خویشاوندانشون برای تحرک مفصل زانو به یه شیوه‌ی منحصر به‌ فرد و قوی استفاده شدن. بارها و بارها می‌بینیم که تکامل با بازسازی ساختارها و عملکردهای موجود، اغلب به شیوه‌های شگفت‌انگیز و غیرقابل پیش‌بینی عمل می‌کنه.»

نقش فسیل‌های معروف تو این تحقیق

محقق‌ها گفتن که چند تا فسیل معروف توی موزه ییل پیبادی نقش کلیدی داشتن، از جمله آلوسور (Allosaurus)، شکارچی غول‌پیکر دوره‌ی ژوراسیک که توسط O.C. Marsh کشف شد (که زانوی دایناسوری سفتی داشت)؛ دینونیکوس (Deinonychus)، «ولوسیرَپتور» فیلم‌های «پارک ژوراسیک» (که یه فرم اولیه‌ی مفصل زانو شبیه به پرنده داشت)؛ و ایکتی‌اورنیس (Ichthyornis)، که منقار اولیه‌اش موضوع تحقیق قبلی بهولار بود (و یه زانوی کاملاً مدرن و پرنده‌ای داشت).

این تحقیق جدید بخشی از تحقیقات در حال انجام بهولار و مافزاده در مورد تکامل حرکت حیووناس که بر اساس روش نوآورانه‌شون در تجسم چگونگی حرکت حیوانات باستانی از طریق مقایسه‌ی مفاصلشون با مفاصل حیوانات امروزی هست.