Na blogu jsem už několikrát psal o výzkumech zbarvení vymřelých teropodů. Zatím šlo vždy o tvar melanozómů: pigmenty nesoucích organel, které se dochovaly desítky milionů let v otiscích peří a protopeří. Z jejich tvaru a rozložení lze zjistit, jaký pigment obsahovaly, a z toho aproximovat barvu peří. Postup se ukázal být docela úspěšný, přestože jej zpochybnil BANDita Lingham-Soliar (2010).
12-členný tým autorů nyní zkouší obejít nutnost rozpoznávat a analyzovat melanozómy (které se dochovávají jen v těch nejlépe prezervovaných fosiliích) a zaměřuje se rovnou na chemické stopy pigmentů (Wogelius et al. 2011). Abstrakt studie začíná pěknou větou (která ovšem bude hotovým rudým hadrem na Lingham-Soliara), podle níž dnes známé fosilie poskytují jednoznačný doklad pro výskyt integumentu podobného chmýří u neptačích dinosaurů. Podobný tým autorů, jaký stojí za nynější studií, už úspěšně aplikoval svou metodu na termopolisský exemplář archeopteryga (Bergmann et al. 2010) a už tehdy přišel s velmi zajímavými závěry. Zjistili, že chemické složení některých částí údajných otisků peří se silně odlišuje od okolní horniny a vykazuje velké množství síry a fosforu. Síra je obsažena v keratinu, z nějž je peří tvořeno, a Bergman a spol. proto došli k překvapivému závěru, že struktury viditelné okolo těla nejsou pouhými otisky, ale skutečnými pozůstatky peří. Stejný závěr platí ohledně kostí, v němž se dochovaly koncentrace zinku a mědi velmi podobné tomu, co známe z kostí moderních ptáků.
Nyní Wogelius et al. (2011) aplikují stejnou techniku na 12 zvířat, žijících i vymřelých. Technika má název SRS-XRF (Synchrotron Rapid Scanning X-Ray Fluorescence), vyvinula ji Stanford University a na rozdíl od alternativních metod (elektronová mikroskopie, standardní rentgenová fluorescence) není destruktivní – fosilii není třeba rozřezat na tenké plátky, než může být studována. Chemické mapování za využití SRS-XRF je rovněž rychlé a porádí si i s úrovněmi koncentrace v řádu ppm (dílů na milion). Analyzované vzorky byly následující: holotyp taxonu Archaeopteryx lithographica, dva exempláře taxonu Confuciusornis sanctus, vypůjčené z čínského IVPP, tři různá blíže neurčitelná izolovaná fosilní pera, izolované pero bazálního ornituromorfa Gansus yumenensis, neidentifikované fosilní opeřené křídlo ze souvrství Green River, černé pero orla bělohlavého (Haliaeetus leucocephalus), pero sojky chocholaté (Cyanocitta cristata), fosilní oliheň Rachiteuthis a žijící sépie obecná (Sepia officinalis). Účelem bylo detekovat přítomnost organometalických sloučenin, chemických reziduí původního pigmentu. Rozlišení, jakého dosahuje SRS-XRF, umožňuje nejen určit, jaký pigment byl přítomen, ale také jeho koncentraci. Wogelius a spol. dokázali najít stopy po eumelaninu, pigmentu zodpovědného za černou barvu. Eumelanin, který spoluautor studie Phil Manning nazval v rozhovoru pro National Geographic "dost možná nejdůležitějším pigmentem u žijících zvířat", lze rozpoznat relativně snadno, neboť jeho molekuly obsahují atomy mědi. V případě konfuciusornise, který byl studován zřejmě nejdetailněji, se povedlo detekovat zvýšenou koncentraci reziduí eumelaninu na krku, těle a distálních rýdovacích perech, stejně jako jemnější rozdíly v rámci křídel. Sledování koncentrace organometalických sloučenin také umožnilo rozpoznat ostře ohraničenou siluetu pera. Jak upozornil Manning, fosilie konfuciusornise byly pozoruhodné tím, že prezervovaly oba dnes známé doklady pro výskyt pigmentu: jak chemické stopy odhalitelné pomocí SRS-XRF, tak melanozómy zachytitelné skenovací elektronovou mikroskopií. Mít oba typy důkazů takto pohromadě je sice hezké, ale nikoli nezbytné: rezidua pigmentu zůstávají ve fosilii i poté, co se "kontejnery", které onen pigment nesly (= melanozómy) rozpadly. Metoda Wogelia a spol. se soustředí právě na tato rezidua, což ji činí citlivější: bez nich by např. nebylo možné doložit přítomnost eumelaninu v peří gansa, kde se melanozómy neuchovaly.
V doplňkových informacích online se dále autoři pokoušejí přijít na kloub mechanizmu, díky němuž pigmenty přečkaly fosilizační procesy a následně desítky milionů let v mineralizované tkáni. Podle nich je nutné, aby k pohřbení došlo rychle, což zabrání těm nejhorším poškozením, které by mohl způsobit kontakt s kyslíkatým prostředím. V okamžiku, kdy začne rozklad za přítomnosti kyslíku, není ještě melanin nasycený kovy a do jeho molekul se tedy mohou začlenit kovové atomy uvolňované z okolních rozkládajících se tkání – především měď, nikl, vápník a zinek. Jak ovšem mohou rezidua pigmentů přežít po desítky milionů let? Citována je studie Lingham-Soliara (Lingham-Soliar & Glab 2010), podle které může anaerobnímu rozkladu do značné míry zabránit dehydratace. Měď zase utlumuje činnost bakteriálních rozkladačů. Burtt & Ichida (2004) dokonce ukázali, že samo tmavé zbarvení (a tím pádem vysoká koncentrace eumelaninu) může být výsledkem selekce na odolnost proti bakteriím rozkládajícím peří, které často kolonizují tělesný pokryv ptáků ve vlhkých prostředích. Melanizovaná tkáň peří se tedy vyznačuje vysokou rezistencí vůči anaerobnímu rozkladu, díky čemuž mohla přežít do té doby, než její totální vysušení zabránilo dalšímu poškození bakteriemi či rozpouštědly. Pokud fosilie není po dostatečně dlouhou dobu rehydratována (a to v případě konfuciusornise, gansa a izolovaných per z Green River nebyla), mohou se dochovat jak stopy kovů z molekul pigmentu, tak i samotné melanozómy. Jak ale bylo uvedeno výše, stopová množství kovů přečkají i tehdy, když rehydratace zničí melanozómy či organické složky pigmentu.
Výzkum je samozřejmě v příliš rané fázi na to, aby nám skutečně poskytl přesné informace o zbarvení zvířat vymřelých přes sto milionů let. Zatím lze s metodami Wagelia a kolektivu rozeznat jen světlejší a tmavší oblasti. Podle informací, které vedoucí autor poskytl serveru ScienceNow, je ale v plánu aplikovat SRS-XRF na co největší množství dalších fosilií, důkladně porovnat výsledky s žijícími zvířaty a vytvořit tak databázi, v níž už by šlo případný vztah mezi koncentrací různých pigmentů a vlastním zbarvením rozpoznat.
Další z nových studií je pozoruhodná tím, že paleontologickým tématem (vznikem ptáků) se zde zabývá neontolog. Její autor, Stuart Newman, se totiž zabývá buněčnou biologií, anatomií a developmentální biologií.
Newman (2011) považuje za svou hlavní myšlenku to, že evoluce ptáků nebyla "hnána" vývojem peří či letu, nýbrž kosterního svalstva. Autor nejprve upozorňuje, jak masivní jsou kosterní svaly žijících ptáků v porovnání se savci nebo neptačími plazy – ať už jsou to svaly stehenní u vodních ptáků nebo prsní u létavých. Zároveň cituje nedávnou studii, která ukázala, že kritický význam při hromadném vymírání na rozhraní K/P mohla mít ztráta genu UCP1, kódujícího tzv. mitochondriální odpřahující protein 1. Přestože bez kompletní studie si nemohu být jistý, domnívám se, že Newman zde naráží na práci Mezentseva et al. 2008, na níž se sám podílel. Ta se zabývá evolučním původem hnědého tuku. Tento druh tukové tkáně nebyl nikdy zaznamenán mimo savce. Tukové buňky, které jej tvoří, mají na rozdíl od buněk bílého tuku spoustu drobných tukových kapiček spíš než jednu velkou kapku, disponují zvýšeným počtem mitochondrií v cytoplazmě a je v nich exprimován již zmíněný jaderný gen UCP1. Díky tomu, že tento gen odpřahuje oxidativní fosforylaci od syntézy ATP, má hnědá tuková tkáň schopnost generovat teplo, čehož savci využívají při hibernaci. D. Marjanović na DML napsal, jaký je důkaz pro to, že hnědý tuk není savčí autapomorfií (tj. jaký je důkaz pro to, že Newman neplácá nesmysly). Odpověď nabídli právě Mezentseva et al. (2008): podle nich ptáci a "ještěři" (lizards – co to vlastně znamená? Lepidosauři? Lepidosauři + krokodýli? Diapsidi, myšleno včetně želv?) postrádají UCP1, ale jeho přítomnost u "ryb" a obojživelníků dokazuje, že musí jít o druhotnou ztrátu. In vitro se navíc podařilo vypěstovat z mezenchymálních buněk kuřecího embrya cosi, co se po stránce morfologie a biochemie velmi podobá buňkám hnědé tukové tkáně. Podle autorů společný předek ptáků a savců disponoval vývojovou dráhou pro hnědý tuk. U sauropsidní linie ale došlo ke ztrátě její termogenetické schopnosti a nejpozději u společného předka všech diapsidů zmizel i samotný UCP1.
Podle Newmana to může souviset s vymřením neptačích dinosaurů na hranici křídy a paleogénu. Proč ale potom přežili ptáci? Údajně díky svému hypertrofovanému kosternímu svalstvu. Jak Newman (2011) sám konstatuje, silné stehenní svaly jsou nutným průvodním jevem bipedie, tj. pohybu po dvou nohou. Ten však není unikátní pro ptáky, spíš pro dinosauromorfy nebo (v případě, že je čtyřnohost pterosaurů druhotná) pro pan-Aves (ptačí linii archosaurů) jako celek. Podle autora je nicméně dvounohost ptáků zásadně odlišná od dvounohosti neptačích dinosaurů, a to kvůli "jedinečným kosterním modifikacím pánve a kostí zadních končetin". Tak např. kost stehenní je u ptáků držena horizontálně a její skloubení s pánví je nepohyblivé.
Výzkum je samozřejmě v příliš rané fázi na to, aby nám skutečně poskytl přesné informace o zbarvení zvířat vymřelých přes sto milionů let. Zatím lze s metodami Wagelia a kolektivu rozeznat jen světlejší a tmavší oblasti. Podle informací, které vedoucí autor poskytl serveru ScienceNow, je ale v plánu aplikovat SRS-XRF na co největší množství dalších fosilií, důkladně porovnat výsledky s žijícími zvířaty a vytvořit tak databázi, v níž už by šlo případný vztah mezi koncentrací různých pigmentů a vlastním zbarvením rozpoznat.
Fosilní kostra spodnokřídového ptáka Confuciusornis sanctus na fotografii (A) a chemické mapě (B) vytvořené rentgenovou fluorescencí s vysokou citlivostí (SRS-XRF). Jasně jsou vidět ostré obrysy peří kolem krku. Měď, indikující přítomnost eumalaninu, je vyznačena červeně, vápník potom modře a zinek zeleně. (Zdroj: magblog.audubon.org)
Chemická mapa termopolisského exemplářa archeopteryga, kterou předložili Bergmann et al. (2010). Vápník (dominující v kostech a matrixu) je zobrazen červeně, zinek zeleně a mangan modře. (Zdroj: prasoondiwakar.com)
Další z nových studií je pozoruhodná tím, že paleontologickým tématem (vznikem ptáků) se zde zabývá neontolog. Její autor, Stuart Newman, se totiž zabývá buněčnou biologií, anatomií a developmentální biologií.
Newman (2011) považuje za svou hlavní myšlenku to, že evoluce ptáků nebyla "hnána" vývojem peří či letu, nýbrž kosterního svalstva. Autor nejprve upozorňuje, jak masivní jsou kosterní svaly žijících ptáků v porovnání se savci nebo neptačími plazy – ať už jsou to svaly stehenní u vodních ptáků nebo prsní u létavých. Zároveň cituje nedávnou studii, která ukázala, že kritický význam při hromadném vymírání na rozhraní K/P mohla mít ztráta genu UCP1, kódujícího tzv. mitochondriální odpřahující protein 1. Přestože bez kompletní studie si nemohu být jistý, domnívám se, že Newman zde naráží na práci Mezentseva et al. 2008, na níž se sám podílel. Ta se zabývá evolučním původem hnědého tuku. Tento druh tukové tkáně nebyl nikdy zaznamenán mimo savce. Tukové buňky, které jej tvoří, mají na rozdíl od buněk bílého tuku spoustu drobných tukových kapiček spíš než jednu velkou kapku, disponují zvýšeným počtem mitochondrií v cytoplazmě a je v nich exprimován již zmíněný jaderný gen UCP1. Díky tomu, že tento gen odpřahuje oxidativní fosforylaci od syntézy ATP, má hnědá tuková tkáň schopnost generovat teplo, čehož savci využívají při hibernaci. D. Marjanović na DML napsal, jaký je důkaz pro to, že hnědý tuk není savčí autapomorfií (tj. jaký je důkaz pro to, že Newman neplácá nesmysly). Odpověď nabídli právě Mezentseva et al. (2008): podle nich ptáci a "ještěři" (lizards – co to vlastně znamená? Lepidosauři? Lepidosauři + krokodýli? Diapsidi, myšleno včetně želv?) postrádají UCP1, ale jeho přítomnost u "ryb" a obojživelníků dokazuje, že musí jít o druhotnou ztrátu. In vitro se navíc podařilo vypěstovat z mezenchymálních buněk kuřecího embrya cosi, co se po stránce morfologie a biochemie velmi podobá buňkám hnědé tukové tkáně. Podle autorů společný předek ptáků a savců disponoval vývojovou dráhou pro hnědý tuk. U sauropsidní linie ale došlo ke ztrátě její termogenetické schopnosti a nejpozději u společného předka všech diapsidů zmizel i samotný UCP1.
Podle Newmana to může souviset s vymřením neptačích dinosaurů na hranici křídy a paleogénu. Proč ale potom přežili ptáci? Údajně díky svému hypertrofovanému kosternímu svalstvu. Jak Newman (2011) sám konstatuje, silné stehenní svaly jsou nutným průvodním jevem bipedie, tj. pohybu po dvou nohou. Ten však není unikátní pro ptáky, spíš pro dinosauromorfy nebo (v případě, že je čtyřnohost pterosaurů druhotná) pro pan-Aves (ptačí linii archosaurů) jako celek. Podle autora je nicméně dvounohost ptáků zásadně odlišná od dvounohosti neptačích dinosaurů, a to kvůli "jedinečným kosterním modifikacím pánve a kostí zadních končetin". Tak např. kost stehenní je u ptáků držena horizontálně a její skloubení s pánví je nepohyblivé.
Zatímco spousta výhrad zmíněných na DML mi po bližším přezkoumání Newmanova textu a souvisejících studií nepřijde oprávněná, tady vidím velký problém. Evoluce pánve a zadních končetin byla tak pozvolná, že mluvit o bipedii ptáků jako o "distinct from that inferred for any [nonavian] dinosaur" je značně přehnané. Je sice pravda, že např. Christiansen & Bonde (2002) zmínili rozdílů celou řadu: ptáci mají kratší stehenní kost oproti té holenní, těžiště posunuté dopředu "díky téměř úplné nepřítomnosti ocasu" a masivnímu prsnímu svalstvu a jejich skoro vodorovně držený femur je také jedinečný, jako píše Newman (2011). Jenže: (a) rok 2002 je paleornitologický pravěk, kdy se ještě nevědělo o dinosaurech typu mikroraptora, pedopenny nebo anchiornise; (b) je nutné v první řadě přesně určit, co ptáci a neptačí dinosauři jsou, jelikož většina znaků zmíněných Christiansenem a Bonde'em se např. vůbec nemusí vztahovat na archeopteryga, který neměl zkrácený ocas (stejně jako třeba Jeholornis) a je-li mi známo, nevykazuje ani známky hypertrofovaných prsních svalů; (c) v dnešní době může polaritu i naprosto zásadních znaků změnit každá nová fosilie (Hutchinson & Allen 2009), jelikož stále nevíme, kam spadají dosti divní skanzoriopterygidi a dokonce ani to, zda Archaeopteryx nebyl deinonychosaur (Xu et al. 2010).
Pokračování Newmanova textu pouze potvrzuje mé výhrady. Zatímco autor je chvályhodně opatrný, když mluví o fylogenetickém výskytu synsakra (křížových obratlů srostlých navzájem a s pánevními kostmi), lumbárního skloubení dělícího tělo na dva nezávislé pohybové moduly a oddělených stydkých kostí, dočteme se také, že:
Pokračování Newmanova textu pouze potvrzuje mé výhrady. Zatímco autor je chvályhodně opatrný, když mluví o fylogenetickém výskytu synsakra (křížových obratlů srostlých navzájem a s pánevními kostmi), lumbárního skloubení dělícího tělo na dva nezávislé pohybové moduly a oddělených stydkých kostí, dočteme se také, že:
In addition, the mentioned immobilization of the femur by the bulky musculature surrounding it has been compensated by a unique specialization of the avian leg in which skeletal novelties derived from the fusion of ancestral bones, the tibiotarsus, syndesmosis tibiofibularis, and tarsometatarsus, mediate (along with their associated muscles) locomotory patterns of walking, running, and swimming unlike those of other tetrapods.
Newman 2011:1
To je sice všechno moc hezké, jenže zmiňované srůsty kostí (distálních tarzálů mezi sebou a s nártními kosti do tarzometatarzu; holenní kosti, lýtkové kosti a proximálních tarzálů do tibio-fibulo-tarzu) se v ptačí evoluci objevily každý v jinou dobu, z nichž ani jedna zřejmě neodpovídá prvnímu výskytu lumbárního kloubu či horizontálního femuru a každý z nich byl sám velice dlouhým a pozvolným procesem, takže ještě u patagopteryga (který už má k žijícím ptákům blíž než enantiorniti, u nichž vznikla většina těch nejkritičtějších ptačích evolučních novinek) rozlišíme v tarzometatarzu jednotlivé nártní kosti (Chiappe 2002). Celý proces přitom začal u daleko starších a bazálnějších konfuciusornitidů. Všude navíc musíme bojovat s nejistou optimalizací znaků, což znamená, že nevíme jistě, zda se daný srůst vyvinul jedenkrát a byl jednou či víckrát druhotně ztracen, nebo zda k jeho evoluci došlo opakovaně. Longipteryx a Protopteryx postrádají plně srostlý tibiotarzus, zatímco zbytek enantiornitů jej má (Zhang et al. 2001; Zhang & Zhou 2000); Avisaurus naopak vykazuje na poměry protiptáků neobvykle pevně srostlý tarzometatarzus, vyvinutý zřejmě konvergentně s ornituromorfy (Varricchio & Chiappe 1995) a pokud mají pravdu You et al. (2006), tak i s liaoningornisem. Měnící se kladogramy a neschopnost odlišit skutečné pleziomorfie od ontogeneticky proměnlivých znaků (kterými srůsty kostí bezpochyby jsou) tady záležitosti komplikuje daleko víc, než by Newmanovo podání naznačovalo. Je zde dokonale vidět nebezpečí nepřesné nomenklatury: jednou "birds" explicitně zahrnují archeopteryga, o odstavec dále už se jejich obsah implicitně smrsknul na klad Ornithurae (nejmenší skupinu, která je už se srůsty kostí zadních končetin opravdu "hotová").
To jsou ale spíš detaily. Hlavní Newmanovou ambicí je vysvětlit, proč neptačí dinosauři vymřeli a ptáci ne. Řešení se zdá být jasné: ztrátu UCP1, genu podílejícího se na tvorbě tukové tkáně vytvářející teplo, ptáci vykompenzovali hypertrofováním kosterního svalstva, které, jak známo, tělesné teplo generuje taky. V závěru popularizačního článku na ScienceDaily k tomu Newman připojil podivnou poznámku, podle níž jeho teorie nevyžaduje, aby "moderní nelétaví ptáci, jako jsou pštrosi a tučňáci, měli létavé předky". Jak tohle vůbec souvisí s celkovou pointou? Krom toho je zde autor úplně mimo. Poslední studie, o níž vím, že se vší vážností navrhla primární nelétavost pštrosů, byla napsána v roce 1983; jak jsem ale nedávno ukázal, ornitologové přestali tuto hypotézu brát vážně krátce po roce 1940.
V Newmanově "vysvětlení" vymírání K/P je pak tolik mezer, že je to až podivuhodné. Dobrá, vyjma ptáků dinosauři neměli hnědý tuk a ani dostatečně vyvinuté skeletální svalstvo, které by jeho absenci kompenzovalo. Proč tedy přežili hranici K/P lepidosauři, kteří obojí postrádají taky, a proč dnes vykazují větší diverzitu než hnědým tukem vybavení savci? A co želvy a krokodýli? Autor se také dopouští klasické chyby a zapomíná, že na konci křídy nevymřeli pouze neptačí dinosauři, ale také celá řada ptáků. Proč? Takoví enantiorniti již měli vše, co Newman považuje za důležité: lumbární kloub rozdělující tělo do dvou pohybových modulů, každý s vlastní sadou masivních kosterních svalů (velký sval prsní a hluboký sval prsní v předním modulu, stehenní v tom zadním). Přesto nemáme jediný důkaz, že by třeba jen jediný protipták přežil do staršího paleogénu. Stejně tak nepřežily ani taxony, které měly k jediným přeživším v podobě kladu Neornithes fylogeneticky ještě blíž: hongshanornitidi, hesperorniti atd. Podobně Jason Brougham oprávněně upozornil, že kdyby měli neptačí dinosauři problém s termoregulací, asi by během své mnoho milionů let dlouhé evoluční historie těžko mohli kolonizovat oba póly. Jakkoli obvykle fandím propojování paleontologie s neontologickými obory a genetikou obzvlášť, nepřipadá mi, že by Newmanův "pohled zvenčí" paleontologii výrazněji prospěl.
Třetí z nových ptačích studií prezentují francouzští autoři Buffetaut & Le Loeuff (2011). Zabývají se v ní identitou gargantuavise – zvláštního nelétavého ptáka, který se proháněl po území dnešní Francie někdy v kampánu či maastrichtu, tedy několik milionů let před koncem křídy. Jak se dočteme na wikipedii, byl Gargantuavis považován za blízkého příbuzného výše zmiňovaného argentinského ornituromorfa patagopteryga, který rovněž nebyl schopen letu. Taxon je nicméně znám pouze z velmi fragmentárních pozůstatků: synsakra, části stehenní kosti a neúplné kosti kyčelní. Buffetaut a Le Loeuff citují nedávný návrh, podle nějž by tento materiál ve skutečnosti mohl patřit pterosaurovi značných rozměrů. Autoři proto provedli důkladné srovnání s příslušnými kostmi pterosaurů a poukazují na značné rozdíly, potvrzující gargantuavisovu příslušnost k ptákům. V abstraktu autoři upozorňují zvláště na širokou pánev, která připomíná jiné graviportální (= adaptované stavbou končetin spíše na pomalejší pohyb a nesení velké hmotnosti) vymřelé ptáky.
To jsou ale spíš detaily. Hlavní Newmanovou ambicí je vysvětlit, proč neptačí dinosauři vymřeli a ptáci ne. Řešení se zdá být jasné: ztrátu UCP1, genu podílejícího se na tvorbě tukové tkáně vytvářející teplo, ptáci vykompenzovali hypertrofováním kosterního svalstva, které, jak známo, tělesné teplo generuje taky. V závěru popularizačního článku na ScienceDaily k tomu Newman připojil podivnou poznámku, podle níž jeho teorie nevyžaduje, aby "moderní nelétaví ptáci, jako jsou pštrosi a tučňáci, měli létavé předky". Jak tohle vůbec souvisí s celkovou pointou? Krom toho je zde autor úplně mimo. Poslední studie, o níž vím, že se vší vážností navrhla primární nelétavost pštrosů, byla napsána v roce 1983; jak jsem ale nedávno ukázal, ornitologové přestali tuto hypotézu brát vážně krátce po roce 1940.
V Newmanově "vysvětlení" vymírání K/P je pak tolik mezer, že je to až podivuhodné. Dobrá, vyjma ptáků dinosauři neměli hnědý tuk a ani dostatečně vyvinuté skeletální svalstvo, které by jeho absenci kompenzovalo. Proč tedy přežili hranici K/P lepidosauři, kteří obojí postrádají taky, a proč dnes vykazují větší diverzitu než hnědým tukem vybavení savci? A co želvy a krokodýli? Autor se také dopouští klasické chyby a zapomíná, že na konci křídy nevymřeli pouze neptačí dinosauři, ale také celá řada ptáků. Proč? Takoví enantiorniti již měli vše, co Newman považuje za důležité: lumbární kloub rozdělující tělo do dvou pohybových modulů, každý s vlastní sadou masivních kosterních svalů (velký sval prsní a hluboký sval prsní v předním modulu, stehenní v tom zadním). Přesto nemáme jediný důkaz, že by třeba jen jediný protipták přežil do staršího paleogénu. Stejně tak nepřežily ani taxony, které měly k jediným přeživším v podobě kladu Neornithes fylogeneticky ještě blíž: hongshanornitidi, hesperorniti atd. Podobně Jason Brougham oprávněně upozornil, že kdyby měli neptačí dinosauři problém s termoregulací, asi by během své mnoho milionů let dlouhé evoluční historie těžko mohli kolonizovat oba póly. Jakkoli obvykle fandím propojování paleontologie s neontologickými obory a genetikou obzvlášť, nepřipadá mi, že by Newmanův "pohled zvenčí" paleontologii výrazněji prospěl.
Synsakrum (= srostlé křížové obratle) gargantuavise. Nepatřilo sice obřímu pterosaurovi, ale obří nelétavý pták také není špatný, nebo ano? (Zdroj: upload.wikimedia.org)
Třetí z nových ptačích studií prezentují francouzští autoři Buffetaut & Le Loeuff (2011). Zabývají se v ní identitou gargantuavise – zvláštního nelétavého ptáka, který se proháněl po území dnešní Francie někdy v kampánu či maastrichtu, tedy několik milionů let před koncem křídy. Jak se dočteme na wikipedii, byl Gargantuavis považován za blízkého příbuzného výše zmiňovaného argentinského ornituromorfa patagopteryga, který rovněž nebyl schopen letu. Taxon je nicméně znám pouze z velmi fragmentárních pozůstatků: synsakra, části stehenní kosti a neúplné kosti kyčelní. Buffetaut a Le Loeuff citují nedávný návrh, podle nějž by tento materiál ve skutečnosti mohl patřit pterosaurovi značných rozměrů. Autoři proto provedli důkladné srovnání s příslušnými kostmi pterosaurů a poukazují na značné rozdíly, potvrzující gargantuavisovu příslušnost k ptákům. V abstraktu autoři upozorňují zvláště na širokou pánev, která připomíná jiné graviportální (= adaptované stavbou končetin spíše na pomalejší pohyb a nesení velké hmotnosti) vymřelé ptáky.
Bez zajímavosti není ani poslední z dnešních studií (tedy studií, o nichž dnes píšu; ne studií, které vyšly dneska: mé články jsou většinou zpožděné o dva až pět týdnů.), v níž se Benson et al. (2011) zabývají vždy vděčným tématem postkraniální pneumaticity. Zatímco v nedávném článku o delapparentii šlo hlavně o ptakopánvé a o to, jak vlastně rozeznat indikátory vzdušných vaků od náhodných jamek v žebrech a obratlích, Benson a spol. se zabývají fyziologickými implikacemi vzduchem vyplněných postkraniálních kostí. Na první pohled se může zdát, že se autoři rozhodně distancují od hypotézy zastávané Wedelem a Yatesem, podle níž všichni pan-aviani s pneumatizovanou kostrou zdědili tento znak od jediného předka, důkladnější čtení ale odhalí, že tomu tak není. Benson a kolektiv jen opatrně konstatují, že skutečně nezpochybnitelné známky pneumaticity se objevují nezávisle na sobě u pterosaurů, sauropodomorfů a teropodů asi před 210 miliony let. V tom by s nimi Wedel i Yates nepochybně souhlasili; neznamená to ovšem, že i pneumaticita jako taková se vyvinula třikrát samostatně.
Jak známo, mít pneumatizovanou kostru se hodí ke spoustě věcem. Jednak to snížuje tělesnou hmotnost, což se hodí jak létavým ptákům, tak i sauropodním gigantům aspirujícím na titul největších suchozemských zvířat vůbec. Výhodné je ale nejen snížení hmotnosti jako takové, ale i její snížení vzhledem k objemu, čili menší průměrná hustota těla. Ta umožňuje uspořit energii při pohybu a shánění potravy. Benson a spol. se ale rozhodli hypotézy o adaptivním významu pneumaticity zrevidovat a otestovat. Za tímto účelem vytvořili databázi, zahrnující kosterní proporce všech non-avialanních teropodů (+ archeopteryga), známých z aspoň trochu ucházejících postkraniálních pozůstatků. Celkově se do ní dostalo 132 taxonů. Známky po pneumatizaci se nacházejí už u těch nejbazálnějších z nich, zatím omezené na obratle z krku a přední části hřbetu. Zajímavé ovšem je, že o moc dál nepokročil ani Archaeopteryx, přestože pozdější ptáci už ano. Benson a spol. dokonce zaznamenali, že ne u jedné, ne u dvou, ale hned u 12 linií teropodů došlo nezávisle na sobě k nárůstu pneumatizace nad základní "teropodní minimum". Zvýšená míra pneumatizace je charakteristická hlavně pro linie, jejichž zástupci vykazují větší tělesné rozměry. To by nasvědčovalo tomu, že první fázi evoluce pneumatizované kostry poháněly právě výhody plynoucí ze snížené tělesné hmotnosti. U maniraptořích předků ptáků se ale vztah mezi tělesnými rozměry a mírou pneumatizace podstatně uvolnil: k nové vlně pneumatizace zde došlo i navzdory malým tělesným rozměrům a zcela jistě dříve, než se poprvé vyvinula schopnost letu. Let tak nemohl být selekčním tlakem, který stál za rozšiřováním pneumaticity; autoři nicméně navrhují alternativní vysvětlení: další odlehčování kostry představovalo energetickou úsporu, kterou maniraptoři ulevovali vysokým nárokům rychlého metabolizmu. Podle Bensona a kolektivu to znamená, že už první maniraptoři, ještě drobní a nelétaví, byli tachymetaboličtí endotermové plně srovnatelní s žijícími ptáky – a nic výkonnějšího už mezi obratlovci nenajdeme.
Zdroje:
- http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2010/May/10051001.asp
- http://newswatch.nationalgeographic.com/2011/06/...color-palette-of...extinct-creatures
- http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/06/bringing-prehistoric-colors-back...
- http://dml.cmnh.org/2011Jun/msg00150.html
- http://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110622115317.htm
- http://dml.cmnh.org/2011Jul/msg00069.html
- Bergmann U, Morton RW, Manning PL, Sellers WI, Farrar S, Huntley KG, Wogelius RA, Larson P 2010 Archaeopteryx feathers and bone chemistry fully revealed via synchrotron imaging. Proc Nat Acad Sci USA 107(20): 9060–5
- Buffetaut E, Le Loeuff J 2011 Gargantuavis philoinos: giant bird or giant pterosaur? Ann Paléont doi:10.1016/j.annpal.2011.05.002
- Burtt EH Jr, Ichida JM 2004 Gloger’s rule, feather-degrading bacteria, and color variation among song sparrows. Condor 106: 681–6
- Chiappe LM 2002 Osteology of the flightless Patagopteryx deferrariisi from the Late Cretaceous of Patagonia (Argentina). 281–316 in Chiappe LM, Witmer LM, eds. Mesozoic birds: Above the heads of dinosaurs. Berkeley, CA: Univ of California Press
- Christiansen P, Bonde N 2002 Limb proportions and avian terrestrial locomotion. J Ornithol 143: 356–71
- Hutchinson JR, Allen V 2009 The evolutionary continuum of limb function from early theropods to birds. Naturwiss 96: 423–48
- Lingham-Soliar T 2010 The evolution of the feather: Sinosauropteryx, a colourful tail. J Ornithol 152(3): 567–77
- Lingham-Soliar T, Glab J 2010 Dehydration: a mechanism for the preservation of fine detail in fossilised soft tissue of ancient terrestrial animals. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol 291(3-4): 481–7
- Mezentseva NV, Kumaratilake JS, Newman SA 2008 The brown adipocyte differentiation pathway in birds: an evolutionary road not taken. BMC Biol 6: 17
- Newman SA 2011 Thermogenesis, muscle hyperplasia, and the origin of birds. BioEssays doi:10.1002/bies.201100061
- Varricchio DJ, Chiappe LM 1995 A new enantiornithine bird from the Upper Cretaceous Two Medicine Formation of Montana. J Vert Paleont 15(1): 201–4
- Wogelius RA, Manning PL, Barden HE, Edwards NP, Webb SM, Sellers WI, Taylor KG, Larson PL, Dodson P, You H, Li D-Q, Bergmann U 2011 Trace metals as biomarkers for eumelanin pigment in the fossil record. Science doi:10.1126/science.1205748 [Supporting Online Material]
- Xu X, Ma Q-Y, Hu D-Y 2010 Pre-Archaeopteryx coelurosaurian dinosaurs and their implications for understanding avian origins. Chin Sci Bull 55: 1–7
- You H-L, Lamanna MC, Harris JD, Chiappe LM, O’Connor JK, Ji S-A, Lü J-C, Yuan C-X, Li D-Q, Zhang X, Lacovara KJ, Dodson P, Ji Q 2006 A nearly modern amphibious bird from the Early Cretaceous of northwestern China. Science 312(5780): 1640–3 [Supporting Online Material]
- Zhang F-C, Zhou Z-H, Hou L-H, Gu G 2001 Early diversification of birds: evidence from a new opposite bird. Chin Sci Bull 46(11): 945–9
- Zhang F-C, Zhou Z-H 2000 A primitive enantiornithine bird and the origin of feathers. Science 290(5498): 1955–9
