شکرگزاری متفاوت: پای دایناسور و راز دویدن بوقلمون‌ها!

تحقیقات جدید درباره ارتباط دایناسورها و پرندگان

انتخاب بال‌ها ممکن است گزینه واضحی برای مطالعه ارتباط بین دایناسورها و پرندگان باشد، اما دو دانشمند دیرینه‌شناس از دانشگاه ییل، به بررسی پای مرغ پرداخته‌اند. آن‌ها معتقدند که این قسمت از پا، جایی است که کاهش اندازه استخوان فیبولا در برخی دایناسورها، میلیون‌ها سال پیش، به پرندگان امروزی مانند طاووس‌ها، پنگوئن‌ها و بوقلمون‌ها اجازه می‌دهد تا به شیوه‌های خاصی حرکت کنند. آرمیتا مناف‌زاده، نویسنده اصلی یک مطالعه جدید در مجله Nature، گفت: “برای درک بهتر این موضوع، می‌توان به پای مرغ‌هایی که مردم در روز شکرگزاری می‌خورند نگاهی انداخت.” او پژوهشگر فوق دکتری وابسته به مؤسسه مطالعات بیوسفر ییل، دپارتمان علوم زمین و سیارات و موزه پیابدی ییل است.

مناف‌زاده توضیح داد: “زیر گوشت پای مرغ، دو استخوان وجود دارد: تیبیا که بلند و ضخیم است و فیبولا که بسیار کوتاه‌تر و نازک‌تر است. این فیبولای کوتاه است که به پرندگان اجازه می‌دهد در زمان عدم پرواز بچرخند و حرکت کنند. برای درک داستان تکاملی آن، باید به دایناسورها نگاه کنیم.”

با این حال، استخوان فیبولا به طور عمده توسط دیرینه‌شناسان و دیگر دانشمندان نادیده گرفته شده و اغلب به عنوان تنها یک باقی‌مانده کوچک از ویژگی‌های فیزیولوژیکی بزرگ‌تر در نظر گرفته می‌شود. ایده اینکه فیبولای کوتاه شده دارای مزیت تکاملی خاصی است، به طور نسبی نادیده مانده بود. بهارت-آنجان بهولار، استاد علوم زمین و سیارات در دانشکده هنر و علوم ییل و همکار نویسنده این مطالعه، گفت: “فیبولا به طور کلی کوچک‌تر از دو استخوان پای پایین است و اغلب در مطالعه فرم و عملکرد مهره‌داران نادیده گرفته می‌شود. اما تکامل بر روی تمام قسمت‌های بدن، بزرگ و کوچک، تأثیر می‌گذارد. ساختارها و نواحی که نادیده گرفته شده‌اند، اغلب معادن طلا برای بینش‌های جدید و داستان‌های ناگفته هستند.”

برای این مطالعه، محققان از ویدیوهای اشعه ایکس یک پرنده امروزی – مرغ‌گینه‌ای با کلاه – استفاده کردند تا وضعیت مفصل زانو را به دقت اندازه‌گیری کنند. با استفاده از نرم‌افزار انیمیشن کامپیوتری پیشرفته، آن‌ها ویدیوها را با مدل‌های سه‌بعدی ترکیب کردند تا ببینند چگونه سطوح استخوانی پرنده به طور هندسی با هم تطابق دارند و این مفاصل در حال حرکت چگونه به نظر می‌رسند.

تحقیقات جدید درباره تکامل زانو در پرندگان

محققان همچنین ویدیوهای اشعه ایکس از یک ایگوانا و یک تمساح جمع‌آوری کردند و شکل استخوان‌های پا در پرندگان دیگری مانند پنگوئن، شترمرغ، جغد و لک‌لک را مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها دریافتند که در پرندگان، سطوح مفصل تیبیال دارای قوس‌های منحنی هستند و فیبولا که کوتاه‌تر شده، قادر است در درون پاهای پرنده به طول خود بچرخد. این ویژگی‌ها به استخوان‌های زانو اجازه می‌دهد تا تماس نرم و بدون مشکل را حفظ کنند، حتی زمانی که مفصل بیش از ۱۰۰ درجه بچرخد.

ماناف‌زاده گفت: “شما می‌توانید ببینید که فیبولا در پرندگان به طور کاملاً متفاوتی نسبت به دیگر خزندگان زنده حرکت می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که زانوهای آن‌ها به طور منحصر به فردی بچرخند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در دنیای خود به طور مؤثرتری حرکت کنند. آن‌ها از این تحرک برای چرخش و مانور در زمین استفاده می‌کنند، اما ما مشکوک هستیم که از آن در نمایش‌های جفت‌گیری، جمع‌آوری طعمه و حرکت در میان شاخه‌های درخت نیز بهره می‌برند.”

جست‌وجو برای ریشه‌های تکاملی فیبولا در پرندگان

سپس محققان به جست‌وجو برای ریشه‌های تکاملی فیبولا در پرندگان پرداختند و پاسخ‌های خود را در برخی از گونه‌های دایناسورها یافتند. در حالی که بسیاری از دایناسورها، از جمله تیرانوسوروس رکس، سطوح تیبیال صاف و پاهای سفتی داشتند که فقط اجازه حرکت مفصل زانو به صورت لولا را می‌داد، برخی از نیاکان پرنده‌ای، از جمله Rahonavis ostromi و Ichthyornis dispar، نشانه‌هایی از سطوح تیبیال منحنی و فیبولا کوتاه‌تر و نازک‌تر که آزادانه حرکت می‌کرد، نشان دادند.

به گفته بهولار، “ما دریافتیم که ویژگی‌هایی که در دایناسورهای اولیه برای سفت کردن پا ظهور کردند، در پرندگان و نزدیک‌ترین خویشاوندان آن‌ها برای تحرک مفصل زانو به شیوه‌ای منحصر به فرد و شدید به کار گرفته شدند. بارها و بارها می‌بینیم که تکامل با بازسازی ساختارها و عملکردهای موجود، اغلب به شیوه‌های شگفت‌انگیز و غیرقابل پیش‌بینی عمل می‌کند.”

نقش فسیل‌های مشهور در این تحقیق

محققان گفتند که چندین فسیل مشهور در موزه ییل پئابدی در این کار نقش کلیدی داشتند، از جمله Allosaurus، شکارچی غول‌پیکر دوره ژوراسیک که توسط O.C. Marsh کشف شد (که زانوی دایناسوری سفتی داشت)؛ Deinonychus، “ولوسیرaptor” فیلم‌های “پارک ژوراسیک” (که فرم اولیه‌ای از مفصل زانو شبیه به پرنده داشت)؛ و Ichthyornis، که منقار اولیه آن موضوع مطالعه قبلی بهولار بود (و زانوی کاملاً مدرن و پرنده‌ای داشت).

این مطالعه جدید بخشی از تحقیقات در حال انجام بهولار و مافزاده درباره تکامل حرکت حیوانات است، که بر اساس روش نوآورانه آن‌ها برای تجسم نحوه حرکت حیوانات باستانی از طریق مقایسه مفاصل آن‌ها با مفاصل حیوانات مدرن است.