كيف تحولت الديناصورات إلى طيور

يكشف اكتشاف أحفوري غير عادي للديناصورات التي تطورت منها الطيور كيف يخلق التطور أنواعًا جديدة تمامًا

بقلم ستيفن بروست، تم نشر المقال بإذن من مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل وشبكة أورت إسرائيل 09.03.2017

• لقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن الطيور تطورت من الديناصورات وأنها في الواقع مجموعة فرعية منها. لقد أرخت الاكتشافات الغنية لحفريات الديناصورات ذات الريش المكتشفة في الصين وأماكن أخرى تفاصيل التحول الدراماتيكي من الديناصورات الوحشية التي تعيش على الأرض إلى الطيور الصغيرة التي يمكنها الطيران.
• تسمح التقنيات الجديدة لتحليل الحفريات للباحثين بإعادة بناء كيفية تشكيل بنية الجسم الفريدة للطيور. وتظهر النتائج أن السمات المميزة لهذه المجموعة ظهرت ببطء على مدى عشرات الملايين من السنين، لأغراض مختلفة عن تلك التي تخدمها اليوم.
• تضيف هذه النتائج إلى مجموعة متزايدة من الأدلة التي تشير إلى أن التحولات التطورية الكبرى تحدث تدريجيًا وليس بسرعة.

في حوالي الساعة السادسة صباحًا، قبل الفجر بوقت طويل، في أحد أيام نوفمبر الباردة من عام 2014، شقت طريقي عبر محطة قطار بكين وواجهت صعوبة في ركوب العربة المزدحمة. ذهبت إلىجينجو، مدينة في شمال شرق الصين، بحجم شيكاغو تقريبًا. حاولت أن أسرق المزيد من النوم بينما كنا نزحف بالقرب من مصانع الخرسانة وحقول الذرة المغطاة بالضباب الدخاني، لكنني كنت متحمسًا للغاية لدرجة أنني لم أستطع النوم. في الوجهة، كان ينتظرني شيء أشيع أنه لا يصدق: أحفورة غامضة صادفها أحد المزارعين بالصدفة أثناء حصاد محاصيله.

وبعد أربع ساعات خرجت إلى المنصة في جينتشو وتبعت زميلي جونشانغ لو، صياد الديناصورات الشهير من الأكاديمية الصينية للعلوم الجيولوجية في بكين، الذي طلب مساعدتي في البحث عن الحفرية. رحبت بنا مجموعة صغيرة من الوجهاء المحليين وأخذتنا إلى المتحف البلدي الموجود في مبنى متهدم على مشارف المدينة. ومع جدية قمة رمات دارج السياسية، سار حاشيتنا على طول ممر طويل ودخلوا غرفة جانبية حيث تم وضع قطعة من الصخر على طاولة صغيرة. لذلك وجدت نفسي وجهاً لوجه مع واحدة من أجمل الحفريات التي رأيتها على الإطلاق: هيكل عظمي بحجم حمار، ويتناقض لون عظامه البني الشوكولاتي مع الحجر الجيري الرمادي.

لم يكن لدي أدنى شك في أنه كان ديناصورا. كان للمخلوق أسنان حادة مثل سكين اللحم، ومخالب مدببة وذيل طويل يشهد بوضوح على علاقته العائلية بهفيلوسيرابتور الشرير منالحديقة الجوراسية". لكن هناك العديد من الخصائص المهمة التي ميزت هذا العنصر عن الصين عن الديناصورات العادية المماثلة. عظامه خفيفة ومجوفة، وأرجله طويلة ورفيعة مثل مالك الحزين، وجسمه مغطى بجميع أنواع الريش، بما في ذلك ريش الريشة كبيرة الحجم تم وضعها فوق بعضها البعض عبر ذراعيه وتشكل أجنحتها. هذا الديناصور يشبه بشكل ملحوظ الطيور.

وبعد حوالي عام، قمنا أنا وهو بتصنيف هذا الهيكل العظمي كنوع جديد: زينيوان لونغ. هذه الحفرية هي الأحدث في سلسلة طويلة من الديناصورات ذات الريش التي تم العثور عليها في مقاطعة لياونينغ الصينية على مدار العشرين عامًا الماضية، وهي سلسلة غير عادية من الحفريات التي توضح، مثل سجل القصاصات، كيف تطورت الديناصورات الوحشية في العصر الجوراسي إلى طيور اليوم.

الآثار المترتبة على هذه الحفريات هائلة. منذ أيام تشارلز داروين، تساءل العلماء عن كيفية إنتاج التطور لمجموعات جديدة من الحيوانات. هل يحدث ذلك بسرعة، بسبب بعض الطفرات غير العادية التي يمكن أن تحول كائنات الأرض إلى أسياد السماء؟ أم أن هذه المجموعات الجديدة تتشكل بشكل أبطأ، حيث تتكيف الكائنات الحية مع البيئات المتغيرة على مدى ملايين السنين؟ بدأت حفريات Zhenyuanlong وغيرها من الحفريات من لياونينغ وأماكن أخرى في الإجابة على هذا السؤال.

الحفريات الانتقالية

تتمتع الطيور بالعديد من الخصائص التي تميزها عن غيرها من الحيوانات الحديثة. وبصرف النظر عن الميزات التي تسمح لهم بالطيران، فإن عملية التمثيل الغذائي لديهم سريعة، مما يسمح لهم بالنمو بسرعة لا تصدق؛ عقولهم الكبيرة تمنحهم ذكاءً عاليًا وحواسًا حادة. وفي الواقع، تختلف الطيور كثيرًا عن الحيوانات الأخرى، مما جعل الباحثين في حيرة بشأن أصلها لفترة طويلة.

في ستينيات القرن التاسع عشر، عالم الأحياء البريطاني توماس هنري هكسليبدأ أحد أقرب أصدقاء داروين وأكثر مؤيديه صوتًا في حل لغز أصل الطيور. بعد سنوات قليلة من نشر داروين كتابه أصل الأنواع في عام 1859، قام عمال المحاجر في بافاريا بتكسير لوح من الحجر الجيري واكتشفوا هيكلًا عظميًا عمره 150 مليون عام لمخلوق فرانكنشتاين. كان لديه مخالب حادة وذيل طويل مثل الزواحف، ولكن أيضًا ريش وأجنحة مثل الطيور. لقد فهم هكسلي الحيوان الذي حصل على هذا الاسم الأركيوبتركس هناك تشابه مدهش مع الديناصورات الصغيرة آكلة اللحوم مثل الديناصوراتكومبسوقناثوسوالتي بدأت تظهر أيضًا في تلك الأيام. ولذلك جاء هكسلي بفكرة ثورية: الطيور هي من نسل الديناصورات. وقد عارضه البعض، واستمر الجدل في هذا الاتجاه وذاك على مدى المائة عام التالية.

تمت تسوية الخلاف في نهاية المطاف، كما هو الحال عادة في مثل هذه المناقشات، عندما تم اكتشاف حفريات جديدة. في منتصف الستينيات من القرن العشرين، كشف عالم الحفريات جون أوستروم من جامعة ييل الديناصور داينونيكسالذي يشبه الطيور بشكل ملحوظ، في غرب أمريكا الشمالية. كان لديه أذرع طويلة تشبه الأجنحة تقريبًا وبنية هزيلة تشير إلى أنه كان حيوانًا نشطًا وحيويًا. وخلص أوستروم إلى أنه من الممكن أن يكون للداينونيكس ريش. لأنه إذا كانت الطيور هي ذرية الديناصورات، وهو ما كان مقبولًا بالفعل من قبل العديد من علماء الحفريات في ذلك الوقت، فلا بد أن الريش قد تطور في مرحلة ما من هذه السلالة التطورية. لكن أوستروم لم يكن متأكداً من ذلك لأنه لم يكن لديه سوى عظام ذلك الحيوان. ولسوء الحظ، فإن الأجزاء الناعمة مثل الريش بالكاد تنجو من قسوة الموت والتعفن والدفن وليست شهية.

انتظر أوستروم. وواصل البحث عن "الكأس المقدسة" التي من شأنها أن تثبت بما لا يدع مجالاً للشك العلاقة بين الطيور والديناصورات: هيكل عظمي لديناصور محفوظ بمثل هذه التفاصيل بحيث يمكنك رؤية الريش. ثم، في عام 1996، قرب نهاية حياته المهنية، حضر أوستروم الاجتماع السنوي لـ جمعية دراسة الحفريات الفقارية في نيويورك وهناك اقترب منه فيليب كيرييعمل حاليًا كأستاذ في جامعة ألبرتا. وكان كيري، الذي درس أيضًا حفريات الديناصورات الشبيهة بالطيور، قد عاد مؤخرًا من الصين، حيث علم بوجود حفرية غير عادية. أخرج صورة وأظهرها لأوستروم. وهنا في الصورة ديناصور صغير محاط بهالة من الزغب الريشي. وقد تم حفظها بكل تفاصيلها لأن الرماد البركاني دفنها بسرعة، كما حدث في بومبي. انفجر أوستروم في البكاء. أخيراً وجد شخص ما ديناصوره ذو الريش.

الأحفورة التي قدمها كيري لأوستروم، والتي حصلت على الاسم لاحقًا سينوصوروبتركس، كان الأول في طوفان من الاكتشافات. وهرع العلماء إلى منطقة لياونينغ في الصين حيث تم العثور على الحفرية مثل المنقبين أثناء اندفاع الذهب، على الرغم من أن أولئك الذين يعرفون حقًا أين يبحثون هم المزارعون المحليون. واليوم، بعد عقدين من اكتشاف السيناصوروبتركس، تمكن صائدو الحفريات من استعادة أكثر من 20 نوعًا من الديناصورات ذات الريش في لياونينغ. وتنوعها واسع: أبناء عمومتهم القدامى الديناصور ريكسوالتي يبلغ طولها تسعة أمتار ومغطاة بما يشبه الشعر، إلى ديناصورات نباتية بحجم كلب ومزينة بريش بسيط يشبه إبر النيص، إلى مخلوقات بحجم الغربان بأجنحة حقيقية عرفت كيف للطيران. هذه الحفريات هي من بين الأكثر شهرة في العالم.

لقد حسمت الديناصورات ذات الريش من لياونينغ الأمر: لقد تطورت الطيور بالفعل من الديناصورات. لكن هذا البيان قد يكون مضللاً بعض الشيء لأنه يشير ضمناً إلى أن هاتين المجموعتين مختلفتان بشكل أساسي. ففي نهاية المطاف، الطيور هي ديناصورات: فهي واحدة من المجموعات الفرعية العديدة التي يمكن إرجاعها إلى السلف المشترك لجميع الديناصورات، وبالتالي فهي ليست أقل من الديناصورات.ترايسيراتوبس أو البريدبرونتوصور. ويمكن وصفها على النحو التالي: الطيور هي ديناصورات، كما أن الخفافيش هي نوع غير عادي من الثدييات التي يمكنها الطيران.

ساعدت الحفريات من لياونينغ أيضًا في توضيحعلم الأنساب من الطيور. أنها تظهر أي فرع من شجرة عائلة الديناصورات ينتمون إليه. الطيور هي نوع من معالج، نفس المجموعة التي يشبه أعضاؤها الحيوانات المفترسة الهائلة تي ريكس,ألوصور וسبينوصور. لكن أقرب الأقارب للطيور هم مجموعة فرعية من الثيروبودات الصغيرة والمرنة والأكثر ذكاءً: الطيور الجارحة، بما في ذلك الديناصورات.فيلوسيرابتور، لقد أنشأنا أنا و Deinonychus من Ostrom و Zhenyuanlong في جينتشو، والذي يشبه إلى حد كبير الطيور الحديثة. في مكان ما في هذا القطيع من الأنواع ذات الريش، يمر الخط الفاصل بين ما هو طائر وما ليس طائرًا.

لدينا اليوم الكثير من حفريات الديناصورات ذات الريش من لياونينغ وأماكن أخرى، وهي معًا ترسم صورة لمكافأة تطورية عظيمة. وهذه الصورة هي أوضح مثال من نوعه في السجل الأحفوري بأكمله. أقوم أنا وعلماء آخرون بدراسة هذه الحفريات باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب المتقدمة: التصوير المقطعي المحوسب (CT) لمحاكاة تشريحها، وتحليل البيانات المحوسب لتجميع الأنساب، ونماذج الكمبيوتر لمحاكاة كيفية تحرك هذه الحيوانات، والتقنيات الإحصائية المتقدمة لمعرفة كيفية التطور. تنتج أنواعًا وهياكل تشريحية جديدة. إن الرؤى التي تم الحصول عليها مؤخرًا من هذه الدراسات تسمح لنا بكشف قصة تحول الديناصورات إلى طيور، وهي قصة تعمل كدليل مركزي في حل اللغز القديم حول كيفية تشكل مجموعات كبيرة وجديدة.

المظهر عشوائي

يشكل تكوين الريش قضية مركزية في لغز تطور الطيور. الريش هو السمة المميزة للطيور، مثل شعر إلفيس بريسلي المستعار وشعره الأسود المستقيم. إن نظرة واحدة إلى أجنحة النسر المنتشرة أو الذيل اللامع للطاووس تكفي لتعرف بالضبط ما نراه. نحن نفهم أنه يجب أن يكون نوعًا من الدجاج لأنه على عكس الثدييات أو الزواحف أو أي مجموعة أخرى من الحيوانات المعاصرة، فإن الطيور فقط هي التي تمتلك ريشًا. وهم ملحق رائع. الريش هو سكين الجيش السويسري الطبيعي: أداة متعددة الاستخدامات تسمح للشخص بالطيران، وإثارة إعجاب رفيقه أو خصمه، وكذلك الحفاظ على حرارة الجسم وتسمح باحتضان البيض في العش. وبالفعل فإن استخداماتها كثيرة لدرجة أنه كان من الصعب معرفة الغرض الذي تم تطويرها من أجله في المقام الأول.

بفضل السيناصوروبتركس والحفريات الأخرى من لياونينغ، نحن نعرف شيئًا واحدًا مؤكدًا: لم يظهر الريش فجأة مع الطيور الأولى، ولكنه ظهر قبل ذلك بكثير، في أسلافها من الديناصورات. بل إنه من الممكن أن يكون الجد المشترك لجميع الديناصورات هو الأنواع ذات الريش. لكن هذا الريش المبكر كان مختلفًا تمامًا عن ريش الطيور الحديثة. كان ريش السيناصوروبتركس، والعديد من الديناصورات الأخرى، أشبه بعمود صوفي مصنوع من آلاف الألياف الشبيهة بالشعر. من المستحيل أن تطير هذه الديناصورات. كان ريشهم بسيطًا جدًا بحيث لا يلتقط الريح، ولم يكن لديهم أجنحة على الإطلاق. إذا كان الأمر كذلك، فإن الريش تطور في البداية لغرض مختلف، ربما للحفاظ على دفء هذه الديناصورات الصغيرة.

كان لدى معظمهم ما يكفي من ريشهم الخشن. لكن هناك مجموعة فرعية واحدة، هي الثيروبودات eالطيور الجارحة، خضع لترقية كاملة. نمت الخيوط الشبيهة بالشعر لفترة أطول ثم بدأت في التفرع، أولاً إلى بضع خصلات بسيطة ثم إلى نظام أكثر تنظيمًا من الفروع المنتشرة من قصبة مركزية. وهكذا ولدت ريشة الريشة. وهذا الريش المتقن، المرتب في صفوف متداخلة على الذراعين، يشكل الأجنحة. بالنسبة لبعض الديناصورات في لياونينغ، مثلميكرورابتور، ديناصور نما مثل الغراب وتم تعريفه بواسطة شو شينغ من معهد علم الحفريات الفقارية وعلم الإنسان القديم في بكين، كانت هناك أجنحة على الأرجل والذيل أيضًا، وهو ترتيب غير موجود في أي دجاج حديث.

لماذا حولت هذه الديناصورات ريشها إلى أجنحة؟ الجواب الواضح هو الطيران: حولت المانيرابتورات أجسادها إلى طائرة، وتطورت الأجنحة وأصبحت أسطح الرفع. لكن الفحص الدقيق للأدلة الأحفورية يظهر أن الأمر لم يكن كذلك. على الرغم من أن بعض المخلوقات الصغيرة المجنحة مثل الميكرورابتور كانت قادرة بالتأكيد على الطيران، إلا أن ذلك يظهر من خلال التجارب في أنفاق الرياح والمحاكاة الحاسوبية التي أجراها غاريث دايك ومن جامعة ديبريسين في المجر، كان آخرون، مثل زينيوان لونغ من جينتشو، ذوي أسلحة قصيرة وبقيت أجسادهم الثقيلة على الأرض. وإلى جانب ذلك، كانت كل هذه الديناصورات المجنحة تفتقر إلى العضلات الصدرية الكبيرة التي توفر القوة اللازمة للطيران، وكان عدد قليل منها فقط يمتلك ريش ريشة غير متماثل، مع حافة أمامية قصيرة وصلبة (السوط الأمامي) وحافة خلفية أكثر ليونة (السوط الخلفي). تم تكييفها بشكل مثالي لتحمل قوى مقاومة الهواء القوية أثناء الحركة السريعة.

لم تكن هناك لحظة تحول فيها ديناصور إلى طائر، ولم تكن هناك لحظة انفجار كبير عندما تحول تي ريكس إلى دجاجة. لقد كانت رحلة.

تشير أحدث النتائج إلى أن الأجنحة تطورت لتؤدي دورًا مختلفًا أقل شهرة: العرض اللامع. أحد أنواع الأدلة يأتي من العمل الرائد الذي قام به جاكوب وينتر من جامعة بريستول في إنجلترا. واستخدم مجاهر قوية للتعرف على الجثث التي تحتوي على الصبغات، الميلانوزومات، في ريش الديناصورات المتحجرة. وتبين أن ريش الديناصورات ذات الريش، التي لم تكن تستطيع الطيران، كان ملونًا للغاية. حتى أن بعضها يعكس الضوء في وهج ملون مثل ريش أنواع الطيور حتى يومنا هذا. لا بد أن هذه الحلي البراقة كانت الأداة المثالية لجذب الأصدقاء وردع المنافسين.

أدى التقزح اللوني الذي ربما ميز ريش هذه الديناصورات إلى ظهور فرضية جديدة تمامًا فيما يتعلق بتكوين الأجنحة: لقد تم تطويرها في البداية من أجل الإعلان - لوحات إعلانية ترتفع من الذراعين والساقين والذيل. لذلك، وجدت هذه الديناصورات المجنحة المزخرفة نفسها تتجول بأسطح كبيرة وواسعة، والتي تتمتع، من بين أمور أخرى، بصفات ديناميكية هوائية، وذلك بفضل قوانين الفيزياء. أريد أن أقول أن الرحلة تطورت عن طريق الصدفة. ومن الممكن أنها تطورت في نفس الوقت عدة مرات، عندما بدأت الطيور الجارحة المختلفة تشعر بقوة الرفع لأجنحتها في قفزاتها على الأرض، أو في الركض السريع فوق الأشجار، أو في القفز بين الفروع. وفي نهاية المطاف، بدأت سلالات إحدى سلالات الطيور الجارحة هذه في الانكماش، وطورت عضلات صدر كبيرة وأذرع ممدودة للغاية، وفقدت ذيولها الطويلة، وأصبحت طيور اليوم.

التطور خطوة بخطوة

يوضح تطور الريش والأجنحة نمطًا تطوريًا أكثر عمومية. تُظهِر ديناصورات لياولينغ أن العديد من الخصائص الأخرى التي يفترض أنها فريدة من نوعها للطيور تطورت قبل الطيور نفسها بملايين السنين ولأسباب لا علاقة لها بالطيران على الإطلاق.

أرجل وأقدام مستقيمة وطويلة مع ثلاثة أصابع كبيرة رفيعة، وهي السمة المميزة للطائر الحديث، وقد ظهرت لأول مرة منذ أكثر من 230 مليون سنة في أقدم الديناصورات. ويبدو أن ظهورهم كان جزءًا من إعادة تصميم جسم الديناصور بالكامل وتحويله إلى آلة سريعة الجري على قدمين، وهو مخلوق يركض بشكل أسرع ويصطاد بشكل أفضل من منافسيه. هذه الخصائص للأطراف الخلفية هي جزء من الخصائص التي تميز مجموعة الديناصورات بأكملها، وهي التي ساعدتهم على حكم العالم لفترة طويلة. في بعض هذه الديناصورات، والتي كانت أقدم أعضاء في سلالة الثيروبودات، اندمجت الترقوة اليسرى مع الترقوة اليمنى لتشكيل بنية جديدة: عظم الشوكة. إنه تغيير بسيط على ما يبدو أدى إلى استقرار حزام الكتف وسمح لهذه الحيوانات المفترسة الذكية بحجم الكلاب بامتصاص الصدمات التي ينطوي عليها الصيد بشكل أفضل. وفي وقت لاحق، في الطيور، خضعت عظمة الشوكة للتحول وتستخدم من قبلها كنابض يخزن الطاقة عندما ترفرف بأجنحتها.

كما أن العظام المجوفة والنمو السريع، التي تميز الطيور وهي مهمة للطيران، لها جذور أيضًا في الديناصورات. كان لدى العديد من الديناصورات عظام تحتوي على أكياس هوائية تجعلها مجوفة. تعتبر هذه الأكياس علامة واضحة على أن لديهم "رئتين متدفقتين" عاليتي الكفاءة، حيث تستقبل الأكسجين ليس فقط عند الشهيق ولكن أيضًا عند الزفير. وفي الطيور، توفر الرئتان من هذا النوع الوقود اللازم للحفاظ على نمط حياتهم عالي الطاقة، بالإضافة إلى جعل الهيكل العظمي أخف وزنا وتمكينهم من الطيران. وأيضا، يشير التركيب المجهري لعظام الديناصورات إلى أن معدل النمو والفسيولوجية لهذه الحيوانات كانت في الوسط، بين تلك الخاصة بالزواحف، أي بطيئة النضج، وبين تلك الخاصة بطيور اليوم، الدافئة. دموية وسريعة النمو. ولذلك يدرك الباحثون اليوم أن الرئتين المتدفقة وسريعة النمو ظهرت قبل أكثر من 100 مليون سنة من نشر الطيور لأجنحتها، عندما بدأت الديناصورات السريعة ذات الأرجل الطويلة الأولى في الحفاظ على نفسها كعدائيين نشيطين، مختلفين تمامًا عن منافسيهم الأخرقين، البرمائيات. السحالي والتماسيح.

ومن الحجم المتواضع للطيور، والحساسة وأصغر بكثير من التيرانوصور وأصدقائه، فقد سبقوا الطيور نفسها أيضًا. مايك لي من جامعة فلندرز في أستراليا وروجر بنسون ومن جامعة أكسفورد، وجد كل منهم أن التخفيض التطوري التدريجي لحجم الجسم بدأ في الطيور الجارحة واستمر لأكثر من 50 مليون سنة. ليس من الواضح ما الذي سبب هذا الاتجاه بالضبط، ولكن أحد الاحتمالات هو أن هيكل الجسم الأصغر فأصغر لهذه الديناصورات ذات الريش فتح الباب أمام مجالات بيئية جديدة: الأشجار والشجيرات، وربما حتى الكهوف تحت الأرض أو الجحور التي كانت عمالقة مثل براكيوصورس و ال. لم يتمكن ستيجوسورس من الدخول.

إن السمات العصبية والسلوكية للطيور التي تعيش اليوم تعود جذورها أيضًا إلى عصر الديناصورات. الكثير من الأدلة الحاسمة على التاريخ البعيد لهذه المعالم تأتي من صحراء جوبي في منغوليا، حيث قام فريق مشترك مع المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي في نيويورك (AMNH) وتقوم الأكاديمية المنغولية للعلوم بجمع الحفريات منذ 25 عامًا. التي أجراها مارك نوريلוمايك نوفاشيك من AMNH، قامت البعثات، التي تغادر كل عام في الصيف، بجمع مجموعة متنوعة من العينات من تلك الفترة العصر الطباشيري العلويقبل 84 إلى 66 مليون سنة، مما يوفر نظرة تفصيلية غير مسبوقة عن حياة الديناصورات والطيور القديمة. لقد عثروا، من بين أشياء أخرى، على كنز من جماجم الديناصورات وغيرها من الطيور الجارحة ذات الريش المحفوظة جيدًا. الأشعة المقطعية لهذه الحفريات، وهو ما فعلته إيمي بلانوف اكتشف من جامعة ستوني بروك أن هذه الأنواع لديها دماغ كبير وأن الجزء الأمامي من هذا العضو كان متضخمًا. إنه دماغ أمامي كبير يجعل الطيور ذكية للغاية ويعمل بمثابة كمبيوتر طيران يسمح لها بإتقان مسألة الطيران غير المعقدة والتحرك في عالم الهواء المعقد بأبعاده الثلاثة. ولا يزال العلماء لا يعرفون لماذا طورت هذه الديناصورات مثل هذا الذكاء الحاد، لكن حفرياتها تظهر بوضوح أن أسلافها من الطيور أصبحت ذكية قبل أن تبدأ الطيران.

لذلك لم يكن جسم الطائر مخططًا منظمًا، بل كان أشبه بهيكل مصنوع من الليغو، تم تجميعه لبنة تلو الأخرى في سياق التطور. لم يحدث التحول من الديناصورات إلى الطيور دفعة واحدة، بل على مدى عشرات الملايين من السنين من التطور التدريجي.

الانتقال السلس

كان الانتقال من الديناصورات إلى الطيور تدريجيًا للغاية، في الواقع، لدرجة أنه لا يوجد تمييز واضح في سلسلة نسب العائلة بين الكائنات التي ليست من الطيور وتلك التي تعتبر طيور، كما بينت في عام 2014 بناءً على الحسابات الإحصائية. نبع بحثي من أطروحة الدكتوراه التي كتبتها تحت إشراف نوريل. بصرف النظر عن سعيه الذي دام 25 عامًا في صحراء جوبي، أمضى نوريل العشرين عامًا الماضية في العمل مع أجيال من طلاب الدكتوراه لتجميع أشجار عائلة الديناصورات المتنامية باستمرار. هو وأنا، مع زملائنا جريم لويد من جامعة ليدز في إنجلترا وستيف وانغ من كلية سوارثمور، قمنا ببناء قاعدة بيانات تضم أكثر من 850 سمة هيكلية لحوالي 150 من ذوات الأقدام التي تغطي الطيف الكامل للانتقال من الديناصورات إلى الطيور. ثم استخدمنا إحصائيات متعددة المتغيرات لوضع كل نوع في "مساحة مورفولوجية" وهي في الأساس خريطة تجمع الأنواع وفقًا لنسبة خصائصها المشتركة. هناك نوعان متشابهان جدًا مع بعضهما البعض، ومن الناحية التشريحية سيكونان قريبين على الخريطة، مثل شيكاغو وإنديانابوليس على خريطة الطريق، في حين أن النوعين اللذين تختلف هياكلهما العظمية عن بعضهما البعض سيكونان متباعدين، مثل شيكاغو وفينيكس. إذا تطورت الطيور من الديناصورات في سلسلة من الطفرات المثيرة والسريعة التي سرعان ما أدت إلى ظهور نوع مختلف تمامًا من الحيوانات، فستكون المجموعتان من أماكن مختلفة على الخريطة. لكن الفضاء المورفولوجي الناتج كان "فوضويًا": إذ كانت الطيور متناثرة ضمن مساحات أكبر من الديناصورات. ولم يكن هناك انفصال واضح بينهما، مما يدل على انتقال بطيء للغاية لدرجة أنه غير ملحوظ عمليا.

إذا كان الأمر كذلك، فالطيور ليست سوى نوع من الديناصورات. لو أنني أجريت بحثًا في جينتشو قبل حوالي 125 مليون سنة، عندما كان زينيوان لونغ لا يزال على قيد الحياة يرفرف بجناحيه بلا جدوى أثناء فراره من سحابة الرماد التي خنقته في النهاية، لكان من المؤكد أنه بدا لي وكأنه نوع من الدجاج الكبير. أود أن أقول إن الديناصورات والطيور الجارحة بشكل عام كذلك. إن التعريف الفني لـ Zhenyuanlong على أنه ديناصور وليس طائر هو تقليد علمي ومسألة تقليد. لقد عرّف علماء الحفريات الطيور منذ فترة طويلة على أنها أحفاد السلف المشترك الأحدث للأركيوبتركس في هكسلي والطائر الحديث: وهو في الأساس حيوان ذو أجنحة سمينة قادر على الطيران. نظرًا لأن الدروميوصورات، بما في ذلك Zhengyuanlong، هي عدة فروع خارج هذا الجزء من شجرة العائلة، فلم يتم تعريفها على أنها طيور.

ومع ذلك، لا ينبغي الاستهانة بالدواجن. قد يكونون ديناصورات وليسوا فئة منفصلة، ​​لكنهم مميزون. لقد بنوا لهم طريقة حياة جديدة تمامًا، واليوم يزدهرون بأكثر من 10,000 نوع في مجموعة متنوعة غنية ومذهلة من الأشكال، من الطائر الطنان إلى النعامة. علاوة على ذلك، تمكنت الطيور من البقاء على قيد الحياة عندما ماتت جميع الديناصورات الأخرى قبل 66 مليون سنة.

إن فكرة كل التقلبات العشوائية للمصير التي عملت على مدى عشرات الملايين من السنين وأنتجت هذه المجموعة من الحيوانات أمر مدهش. لم يعلم أسلافهم أنهم أصبحوا أكثر فأكثر مثل الطيور. وحتى نحن، لو شهدنا هذه العملية، لم نكن نتوقع أن العديد من الخصائص التي تطورت لمساعدة هذه الديناصورات على الدفء وجذب الأزواج سيتم إعادة استخدامها وتصبح مكونات أساسية لنظام الطيران.

التطور لا يرى الجنين. إنها تعمل فقط على ما هو متاح الآن، وما يوجهها ليس سوى العوامل المتغيرة باستمرار والتي لا تنتهي أبدا: الضغوط البيئية والمنافسة. لم تكن هناك لحظة تحول فيها ديناصور إلى طائر، ولم تكن هناك لحظة انفجار كبير عندما تحول تي ريكس إلى دجاجة. لقد كانت رحلة، وبينما يتعلم العلماء عن التحولات التطورية الكبرى الأخرى، مثل الانتقال من الأسماك إلى رباعيات الأرجل ذات الأطراف والأصابع، ومن الثدييات البرية إلى الحيتان، ومن الرئيسيات التي تعيش على الأشجار إلى البشر الذين يسيرون على قدمين، فإننا ندرك وجود عامل مشترك في كل هذه التحولات: هو ماراثون، وليس سباق سريع، وليس هناك خط نهاية.

ومن الجدير بالذكر جانب آخر من ملحمة أصل الطيور. وربما توضح الدراسة الإحصائية التي قمت بها أنا وزملائي كيف نجت الطيور من كارثة الانقراض التي أودت بحياة الديناصورات الأخرى. استخدمنا في عملنا قاعدة البيانات الكبيرة التي أنشأناها لقياس معدلات التطور: مدى سرعة تغير الخصائص الهيكلية للطيور وأبناء عمومتها من الديناصورات. هذه علامة على الحيوية التطورية. النتائج فاجأتنا. تطورت هذه الطيور المبكرة التي عاشت جنبًا إلى جنب مع أسلافها من الديناصورات بمعدل سريع للغاية، أسرع من الفيلوسيرابتور، والجنتيان لونغ، وغيرها من الأنواع غير الطيرية. يبدو أنه منذ لحظة إنشاء ديناصور صغير قادر على الطيران، منذ لحظة تجميع مجموعة الليغو الخاصة به، أصبح تحقيق الإمكانات التطورية المذهلة ممكنًا. أصبح بإمكان الديناصورات الطائرة الآن الوصول إلى المنافذ البيئية والفرص الجديدة. وعندما لم يتمكن إخوانهم من التغلب على التأثير المروع للكويكب الذي يبلغ قطره تسعة كيلومترات ونصف والذي اصطدم بالأرض في نهاية العصر الطباشيري، طارت الطيور ببساطة متجاوزة الدمار، حيث ينكشف أمامها عالم جديد يجب غزوه. .

عن الكاتب

ستيفن بروست - عالم الحفريات من جامعة إدنبرة في اسكتلندا. يدرس تغير فصائل الحيوانات الكبيرة، مثل الديناصورات والطيور، على مدى فترات زمنية طويلة.

لمزيد من القراءة

• التجميع التدريجي لخطة جسم الطيور توج بمعدلات تطور سريعة عبر التحول بين الديناصورات والطيور. ستيفن ل. بروسات وآخرون. في علم الأحياء الحالي، المجلد. 24، لا. 20، الصفحات 2386-2392؛ 20 أكتوبر 2014
• ديناصور كبير وقصير الذراع ومجنح (الديناصورات: ثيروبوسدا) من العصر الطباشيري المبكر في الصين وآثاره على تطور الريش. Junchang Lü و Stephen L. Brusatte في التقارير العلمية، المجلد. 5، المادة رقم. 11775؛ 16 يوليو 2015
• أصل الطيور وطيرانها. كيفن باديان ولويس إم تشيابي؛ ساينتفيك أمريكان، فبراير 1998
• الصفحة الرئيسية لكاتب المقال ستيفن بروست