Jak jinak zakončit poslední únorový den, když ne se zprávou ze světa mrtvých ptáků? Nudds & Dyke (2010) předloni přišli s kontroverzní studií, podle níž peří dlouhoocasých ptáků typu archeopteryga či konfuciusornise nemělo osten (rhachis) dostatečně pevný na to, aby sneslo mechanické namáhání spojenou s aktivním letem. To by dávalo smysl vzhledem k jiným typům důkazů, jako je třeba laterálně umístěná jamka na lopatce pro přikloubení pažní kosti (Senter 2006), znemožňující zvednout křídlo nad úroveň zad, nebo kombinace relativně dlouhé pažní kosti a absence terciárních letek, která vytvářela dosti neaerodynamickou "díru" mezi křídlem a bokem těla (Weishampel & Habib 2009). Zjištění obou autorů nicméně byla napadena: Zheng et al. (2010) došli k jiným hodnotám tloušťky ostnu, sami ale uznali, že ani ty by zřejmě mávavý let neumožnily; Paul (2010) zase považoval za nevěrohodné Nuddsovy a Dyke'ovy odhady hmotnosti – nepopsal ovšem metodu, jakou došel k těm svým.
    O rok později se oba autoři spolu s Wangem Xiaolinem zaměřili na proporce křídel (Wang et al. 2011). Zjistili některé anomálie, které naznačovaly, že mnoho druhohorních ptáků létalo zcela jiným způsobem než ptáci dnešní, a opět zdůraznili, že Archaeopteryx a konfuciusornitidi daleko spíše pouze plachtili, než že by dokázali aktivně létat.
    Právě na tuto loňskou studii autoři navazují s novou prací, publikovanou opět v Journal of Evolutionary Biology. Přidal se k nim Colin Palmer a společně analyzují údaje o délce primárních letek a tělesné hmotnosti, shromážděné od velkého množství žijících ptáků. Aplikují na ně koncepty tzv. geometrické a elastické podobnosti, které se ukázaly být velmi užitečnými při popisu alometrických jevů všude od savčích dlouhých kostí až po stromy. Při geometrické podobnosti zůstávají proporce většího objektu přesně stejné jako u objektu menšího, zatímco při podobnosti elastické se proporce budou měnit tak, aby se větší objekt nedeformoval v důsledku vzrůstající zátěže (např. vlastní hmotností; Kokshenev et al. 2003; King 2011). Wang et al. (2012) ukazují, že délka a průměr primárních letek se vůči hmotnosti mění spíše podle geometrické podobnosti, ačkoli u větších ptáků jsou pera o něco kratší a jejich ostny proporčně užší. Autoři zjišťují, že kombinace údajů o tělesné hmotnosti, délce primárních letek a průměru ostnu umožňuje velmi přesně odvodit tuhost peří při ohýbání během letu; přičemž jen délka letek vysvětluje 63% veškeré variability v tuhosti péřových ostnů. Stejná analýza také ukázala, že hodnoty získané od archeopteryga a konfuciusornise se nepřekrývají s těmi získanými od žijících ptáků, což opět potvrzuje hypotézy o odlišném stylu létání (Wang et al. 2011) a omezených letových schopnostech (Nudds & Dyke 2010).

Zdroje:

• King DA 2011 Size-related changes in tree proportions and their potential influence on the course of height growth. 165–92 in Meinzer FC, Lachenbruch B, Dawson TE, eds. Size- and age-related changes in tree structure and function. Dordrecht: Springer
• Kokshenev VB, Silva JKL, Garcia GJM 2003 Long-bone allometry of terrestrial mammals and the geometric-shape and elastic-force constraints of bone evolution. J Theor Biol 224: 551–6
• Nudds RL, Dyke GJ 2010 Narrow primary feather rachises in Confuciusornis and Archaeopteryx suggest poor flight ability. Science 328(5988): 887–9
• Paul GS 2010 Comment on “Narrow primary feather rachises in Confuciusornis and Archaeopteryx suggest poor flight ability”. Science 330(6002): 320-b
• Senter P 2006 Scapular orientation in theropods and basal birds, and the origin of flapping flight. Acta Palaeont Pol 51(2): 305–13
• Wang X-L, Nudds RL, Dyke GJ 2011 The primary feather lengths of early birds with respect to avian wing shape evolution. J Evol Biol 24(6): 1226–31
• Wang X-L, Nudds RL, Palmer C, Dyke GJ 2012 Size scaling and stiffness of avian primary feathers: implications for the flight of Mesozoic birds. J Evol Biol 25(3): 547–55
• Weishampel DB, Habib M 2009 Flight morphology and launch dynamics of basal birds, and the potential for competition with pterosaurs. J Vert Paleont 29(suppl. to 3): 199A
• Zheng X-T, Xu X, Zhou Z-H, Miao D, Zhang F-C 2010 Comment on “Narrow primary feather rachises in Confuciusornis and Archaeopteryx suggest poor flight ability". Science 330(6002): 320-c

    Záplava pterosauřích novinek ne a ne skončit: Ben Creisler dnes ráno na DML upozornil na popis nového pterosaura, který Wang et al. (2012) publikovali v žurnálu Naturwissenchaften.

    Taxon pojmenovaný Guidraco venator (čti [kuejdrako] – "gui" znamená "zlý duch", "draco" pochopitelně drak a "venator" lovec) byl popsán na základě kostry s označením IVPP V17083, která sestává z lebky (včetně spodní čelisti) a prvních krčních obratlů. Materiál zřejmě pochází od subadultního jedince. Délka lebky činí asi 38 cm a celkové rozpětí bylo odhadnuto zhruba na čtyři metry, což těsně překonává největší žijící ptáky kondora andského a albatrose stěhovavého. Fosilie pochází z liaoningského souvrství Jiufotang, datovaného do období spodní křídy a stupně apt, což znamená stáří okolo 115 milionů let. Kuejdrakovu diagnózu podrobněji zmiňuje jen nizozemská wikipedie, v níž není jasně uvedeno, zda se Wang a spol. rozhodli spíš pro výčet jedinečných znaků (autapomorfií), nebo pro "unikátní znakovou kombinaci". Mé znalosti pterosauří anatomie nejsou zdaleka dostatečné na to, abych to mohl rozhodnout, proto uváděné znaky jen vyjmenuji: neobvyklý, vzhůru vztyčený rovný hřeben se zaoblenou špičkou (ten je autapomorfický téměř určitě); zuby v přední části zobáku natolik dlouhé, že při zavřené čelisti přečnívaly okraj lebky; nasoantorbitální okno o tvaru kapky, vzniklé splynutím nosního otvoru na lebce s předočnicovým oknem a charakterizující klad Monofenestrata, zabírá čtvrtinu z celkové délky lebky; úzká dolní polovina spodního spánkového okna; šestý zub horní čelisti výrazně menší než ten pátý a sedmý. Předočnicová část lebky je velice dlouhá, nekončí však ostrou špičkou, nýbrž zaoblením. Zobák je z profilu lehce vydutý a nenese už žádný vlastní hřeben (na rozdíl od některých azhdarchidů).

    Jedním z autorů nové studie je Alexander Kellner, což nám samo o sobě říká hodně o výsledcích fylogenetické analýzy i o názvosloví, jaké budou autoři používat. Wang et al. (2012) odhalili kuejdraka coby zástupce kladu Ornithocheiroidea (sensu Unwin 1995; = Pteranodontoidea sensu Kellner 1996) a konkrétně coby sesterský klad podivného ludodaktyla, ornitocheiridního ptakoještěra kombinujícího týlní hřeben pteranodona s dlouhými "tesáky" anhangueridů. Nejpřekvapivější je ovšem to, že Ludodactylus byl (zřejmě vzácným – známe jedinou jeho lebku) zástupcem pterosauří fauny z opačného konce světa, totiž z brazilského souvrství Crato. Wang a spol. to označují za "zajímavý biogeografický problém" a navrhují, že některé spodnokřídové skupiny pterosaurů, jako jsou tapejaridi s bizarními lebečními hřebeny nebo výše zmiňovaní anhangueridi s výraznými špičáky, mohli vzniknout právě v Asii a na území Gondwany se rozšířit až později. Příjemným paleobiologickým bonusem je pak nález koprolitů (zkamenělých výkalů) poblíž kostry, které spolu se stavbou čelistí ukazují na kuejdrakovu rybožravost.

Náhodný bonus:

Mark Witton na pterosaur.net pěkně dekonstruuje hypotézu samozvaného "pterosauřího heretika" Davida Peterse, podle nějž byl anurognátid Jeholopterus způsobem života ekvivalentní dnešním upírům (čímž mám samozřejmě na mysli tropické letouny, nic jiného). Vřele doporučuji k přečtení.

Zdroje:

• http://nl.wikipedia.org/wiki/Guidraco
• http://pterosaur.net/species.php
• Kellner AWA 1996 Description of new material of Tapejaridae and Anhangueridae (Pterosauria, Pterodactyloidea) and discussion of pterosaur phylogeny. PhD Thesis, Columbia Univ. 347 p [publ. Univ Microfilms International, Ann Arbour]
• Unwin DM 1995 Preliminary results of a phylogenetic analysis of the Pterosauria (Diapsida: Archosauria). 69–72 in Sun A, Wang Q-Y, eds. 6th Symp Mesozoic Terr Ecosyst Biota Short Pap. Beijing: China Ocean Press
• Wang X-L, Kellner AWA, Jiang S-X, Cheng X 2012 New toothed flying reptile from Asia: close similarities between early Cretaceous pterosaur faunas from China and Brazil. Naturwiss doi:10.1007/s00114-012-0889-1

    Na blogu už delší dobu nevyšel přehled nových abstraktů a mně připadalo jen vhodné navázat s ním tematicky na poslední článek, který se týkal pterosaurů:

    Buffetaut a Jeffery popisují z anglického souvrství Stonesfield Slate přední konec ptakoještěří čelisti, což by samo o sobě příliš zajímavé nebylo. Materiál je ale natolik diagnostický, že umožňuje zařadit svého původce mezi krátkoocasé pterosaury (Pterodactyloidea) a dokonce i do jedné z jejich podskupin, Ctenochasmatidae. Ironické je, že původně byla čelist považována za krokodyliformní; k podobným situacím však u podobně kompletních pozůstatků prostě dochází, jak loni ukázal třeba případ ptáka/ptakoještěra samrukie (Naish et al. 2011; Buffetaut 2011). Reinterpretace je zajímavá především z hlediska datace: vrstvy Stonesfield Slate se ukládaly ve střední juře asi před 166 miliony let, což představuje jeden z nejstarších zdokumentovaných výskytů pterodaktyloidů a bezkonkurenčně nejstarší výskyt ktenochasmatida. Je tedy zřejmé, že touto dobou už museli krátkoocasí pterosauři nejen existovat, ale také dosáhnout poměrně slušného stupně diverzifikace.
    Otázkou, o níž se evoluční biologové zajímají už velmi dlouhou dobu, se zabývá druhá z dnešních studií: chce určit, jak úspěšné jsou dnešní metody v kvantifikování morfologické rozmanitosti neboli disparity. Je zjevné, že studiem změn této veličiny v čase se můžeme dozvědět mnohé o evoluci různých skupin organizmů, nejprve ji ale musíme nějak vyčíslit. Způsobů bylo navrženo mnoho: některé se zabývají diskrétními znaky (z jakých se skládají třeba datové matrice fylogenetických analýz), jiné zase znaky kontinuálními – tady je významná hlavně morfometrika, která numericky určuje rozdílnost křivek, propojujících nějaké předem vymezené body. (Které by samozřejmě měly být homologické, má-li být měřeno něco smysluplného – že to jde i bez nich, ukázal na příkladě pan-avianů třeba Prieto-Márquez [2010].) Lze očekávat, že pokud se vícero nezávislých metod na nějakém výsledku shodne, pak zřejmě odkrývají něco biologicky reálného, jinými slovy signál. Naopak tam, kde jsou jejich výsledky odlišné, musí být minimálně jedna z nich nespolehlivá. I přesto existuje jen málo studií, které by tyto metody porovnaly na nějakém empirickém datasetu, ideálně v rámci jediné skupiny.
    To se rozhodl napravit Christian Foth, Stephen Brusatte a Richard Butler – druhé dva autory zřejmě netřeba představovat, toho prvního můžeme znát coby autora loňské studie o prezervaci peří (Foth 2011), při níž drtil v lisu mrtvé ptáky. Jako skupinu zájmu si vybrali právě pterosaury, kteří jsou intenzivně studovaní, dostatečně rozmanití a přitom zvládnutelní. Vůbec poprvé na ně aplikovali výše zmíněné morfometrické metody, které ukázaly, že monofenestráti, skupina pterosaurů charakterizovaná jediným oknem v předočnicové části lebky a zahrnující dlouhoocasé wukongopteridy spolu s krátkoocasými pterodaktyloidy, vykazovali v oblasti daleko větší disparitu než ostatní ptakoještěři. Z abstraktu se zdá, že lebeční disparitu ostatních ("ramforynchoidních") pterosaurů nějak zvyšují anurognátidi, skupina s problematickou fylogenetickou příslušností (Kellnerovi a uživatelům jeho matrice vycházejí na samé bázi pterosaurů, Andresovi naopak jako sesterská skupina pterodaktyloidů v rámci monofenestrátů), kteří jsou ale "aberantní" a museli být vyloučeni. Významné také je, že morfometrika lebky se dobře shoduje se sadou diskrétních znaků z celé kostry a s proporcemi končetin: všechny se zdají odkrývat nějaký skutečný, konzistentní vzorec v pterosauří evoluci, podle nějž disparita u skupiny vyvrcholila poměrně pozdě, ne ale až na samém konci její existence – ve spodní křídě. To navíc dobře koreluje i s fylogenezí (svrchní křída už jsou v podstatě jen azhdarchidi), která ukazuje, že tvar lebky u ptakoještěrů podléhal určitým fylogenetickým omezením. Autoři jsou ohledně svých výsledků optimističtí; fakt, že rozdílná měřítka konvergovala ke stejnému výsledku, podle nich dokazuje jejich spolehlivost a ospravedlňuje jejich nasazení i u takových fosilních skupin, kde je k dispozici jen jedno z nich.

Buffetaut E, Jeffery P 2012 A ctenochasmatid pterosaur from the Stonesfield Slate (Bathonian, Middle Jurassic) of Oxfordshire, England. Geol Mag doi:10.1017/S0016756811001154

The anterior end of a lower jaw bearing long slender teeth, from the Bathonian Stonesfield Slate of Oxfordshire, was hitherto referred to the crocodilian Teleosaurus. It is reinterpreted as belonging to a ctenochasmatid pterosaur reminiscent of Gnathosaurus. It is the earliest known representative of the Ctenochasmatidae, and one of the earliest known pterodactyloids. The diversity of pterosaurs from the Stonesfield Slate is higher than previously recognized, comprising at least three taxa.

Foth C, Brusatte SL, Butler RJ 2012 Do different disparity proxies converge on a common signal? Insights from the cranial morphometrics and evolutionary history of Pterosauria (Diapsida: Archosauria). J Evol Biol doi:10.1111/j.1420-9101.2012.02479.x

Disparity, or morphological diversity, is often quantified by evolutionary biologists investigating the macroevolutionary history of clades over geological timescales. Disparity is typically quantified using proxies for morphology, such as measurements, discrete anatomical characters, or geometric morphometrics. If different proxies produce differing results, then the accurate quantification of disparity in deep time may be problematic. However, despite this, few studies have attempted to examine disparity of a single clade using multiple morphological proxies. Here, as a case study for this question, we examine the disparity of the volant Mesozoic fossil reptile clade Pterosauria, an intensively studied group that achieved substantial morphological, ecological and taxonomic diversity during their 145+ million-year evolutionary history. We characterize broadscale patterns of cranial morphological disparity for pterosaurs for the first time using landmark-based geometric morphometrics and make comparisons to calculations of pterosaur disparity based on alternative metrics. Landmark-based disparity calculations suggest that monofenestratan pterosaurs were more diverse cranially than basal non-monofenestratan pterosaurs (at least when the aberrant anurognathids are excluded), and that peak cranial disparity may have occurred in the Early Cretaceous, relatively late in pterosaur evolution. Significantly, our cranial disparity results are broadly congruent with those based on whole skeleton discrete character and limb proportion data sets, indicating that these divergent approaches document a consistent pattern of pterosaur morphological evolution. Therefore, pterosaurs provide an exemplar case demonstrating that different proxies for morphological form can converge on the same disparity signal, which is encouraging because often only one such proxy is available for extinct clades represented by fossils. Furthermore, mapping phylogeny into cranial morphospace demonstrates that pterosaur cranial morphology is significantly correlated with, and potentially constrained by, phylogenetic relationships.

Fujiwara S, Hutchinson JR 2012 Elbow joint adductor moment arm as an indicator of forelimb posture in extinct quadrupedal tetrapods. Proc R Soc B doi: 10.1098/rspb.2012.0190

Forelimb posture has been a controversial aspect of reconstructing locomotor behaviour in extinct quadrupedal tetrapods. This is partly owing to the qualitative and subjective nature of typical methods, which focus on bony articulations that are often ambiguous and unvalidated postural indicators. Here we outline a new, quantitatively based forelimb posture index that is applicable to a majority of extant tetrapods. By determining the degree of elbow joint adduction/abduction mobility in several tetrapods, the carpal flexor muscles were determined to also play a role as elbow adductors. Such adduction may play a major role during the stance phase in sprawling postures. This role is different from those of upright/sagittal and sloth-like creeping postures, which, respectively, depend more on elbow extensors and flexors. Our measurements of elbow muscle moment arms in 318 extant tetrapod skeletons (Lissamphibia, Synapsida and Reptilia: 33 major clades and 263 genera) revealed that sprawling, sagittal and creeping tetrapods, respectively, emphasize elbow adductor, extensor and flexor muscles. Furthermore, scansorial and non-scansorial taxa, respectively, emphasize flexors and extensors. Thus, forelimb postures of extinct tetrapods can be qualitatively classified based on our quantitative index. Using this method, we find that Triceratops (Ceratopsidae), Anhanguera (Pterosauria) and desmostylian mammals are categorized as upright/sagittally locomoting taxa.

Vullo R, Heil J-F, Dunand M 2012 On a 19th Century Pterodactylus (Pterosauria) specimen held in the Natural History Museum of La Rochelle, France. Ann Paléontol doi:10.1016/j.annpal.2011.11.004

A new specimen of the pterosaur Pterodactylus, purchased in the second half of the 19th Century by the Natural History Museum of La Rochelle and still held in that institution, is described. This previously unreported and almost complete specimen is one of the very few original pterosaur fossils from Solnhofen present in the French historical palaeontological collections. It corresponds to a large adult individual displaying some interesting anatomical details as well as a possible healed fracture of the tibia.

Zdroje:

• Buffetaut E 2011 Samrukia nessovi, from the Late Cretaceous of Kazakhstan: A large pterosaur, not a giant bird. Ann Paléontol 97(3): 133–8
• Foth C 2011 On the identification of feather structures in stem-line representatives of birds: evidence from fossils and actuopalaeontology. Paläont Z 86(1): 91–102
• Naish D, Dyke G, Cau A, Escuillié F, Godefroit P 2011 A gigantic bird from the Upper Cretaceous of Central Asia. Biol Lett 8(1): 97–100
• Prieto-Márquez A 2010 Global phylogeny of Hadrosauridae (Dinosauria: Ornithopoda) using parsimony and Bayesian methods. Zool J Linn Soc 159(2): 435–502

    Po ptačích novinkách z počátku letošního roku je jen případné sestavit obdobný článek pro pterosaury. Bude přehlednější jej rozdělit do dvou částí, dnes je na řadě ta první.

    Lü et al. (2012) popisují nového dlouhoocasého ("ramforynchoidního") pterosaura ze souvrství Tiaojishan z – opravdu je to ještě potřeba dodávat? – čínské provincie Liaoning. Z vrstev tohoto geologického útvaru, datovaného na přelom střední a svrchní jury, pochází mj. loňská fylogenetická bomba Xiaotingia nebo jiný "ramforynchoid" Jianchangopterus (Lü & Bo 2011) a nyní vydalo sice zdeformovanou, za to ovšem takřka kompletní kostru pterosaura pojmenovaného Qinglongopterus guoi – chybí jen konec ocasu (viz obrázek níže). Autoři sice v abstraktu studie nezmiňují detaily diagnózy, zdá se ale, že ta by tentokrát mohla být založena na jedinečných odvozených znacích: uveden je např. nezvykle krátký a na konci rozšířený pteroid, což je (čistě pro připomenutí) poněkud enigmatická kost na "náběžné hraně" pterosauřího křídla, o jejíž pozici, funkci i původu už bylo popsáno mnoho papíru. Holotyp a současně jediný známý exemplář čchinglungoptera (díky Danu Madziovi za jeho odkaz na čínskou transkripci!) je dále neobvykle malý, a to i ve srovnání s jinými dlouhoocasými ptakoještěry: délka křídla činí jen 18 cm a podle Lü'a a kolektivu pochází od mláděte. Chvályhodné je, že autoři čchinglungopterovu fylogenetickou pozici otestovali numerickou analýzou. Ta silně podpořila jeho příslušnost mezi ramforynchidy a přesněji ramforynchiny, skupinu známou především ze svrchní jury Evropy a v posledních letech rozšířenou o četné nové taxony pocházející opět hlavně z Číny.

Spodní pohled na holotyp a jediného známého jedince nového ramforynchidního ptakoještěra, pojmenovaného Qinglongopterus guoi. (Zdroj: sci-news.com)

    Je zde dokonce reálná šance, že nový čínský objev je vůbec nejbližším dosud známým příbuzným samotného ramforyncha: oba ptakoještěři sdílí četné synapomorfie (krátký a široký výběžek maxilly pro kontakt s kostí nosní, první prstní článek křídelního prstu víc než dvakrát delší než kost holenní) a stejnou hypotézu podporují i kvantitativní (morfometrická) data. Zároveň však oba pterosaury odděluje časová mezera široká asi 10 milionů let: Tiaojishan pochází z kallovu nebo oxfordu (tedy z doby před 165 až 156 miliony let), zatímco solnhofenské vápece, odkud pochází Rhamphorhnychus, se datují do tithonu (151 až 146 milionů ket zpátky). To znamená, že typická morfologie sdílená oběma ptakoještěry se během tohoto intervalu prakticky nezměnila, což by odpovídalo "evoluční stázi" popsané od jiných skupin dlouhoocasých pterosaurů, jako je sesterská skupina ramforynchinů Scaphognathinae nebo pterodaktyloidům blízká Anurognathidae. Oproti tomu monofenestráti, skupina charakterizovaná splynutím nozder a předočnicového okna, zahrnující krátkoocasé pterodaktyloidy a podivné wukongopteridy, během stejného období (svrchní jury) naopak prodělali výrazné zvýšení morfologické rozmanitosti.

    Ramforynchidy se zabývá i druhá z dnešních studií, tentokrát z hlediska ontogeneze (Prondvai et al. 2012). Ve své práci publikované v žurnálu PLoS ONE (a tedy komukoli volně přístupné) se zapojují do dlouhotrvající diskuze o tom, jakým způsobem Rhamphorhynchus rostl. Bennettovi (1995) se povedlo roztřídit známé exempláře do několika statisticky rozlišitelných velikostních kategorií, které přiřadil mláďatům, subadultním jedincům a dospělcům. Vyšlo mu, že v solnhofenském vápenci jsou nejčastěji zastoupena mláďata, z čehož vyvodil jejich superprekocialitu: mladí ramforynchové údajně mohli létat a shánět si potravu ihned po vylíhnutí, čímž by se podobali spíše krokodýlům a jiným sauropsidům s pomalým metabolizmem než moderním ptákům. (Mezi jedny z mála žijících ptáků se superprekociálními mláďaty patří tabonovití, bazální skupina kladu hrabavých.) Podle Bennetta mladým pterosaurům žádná jiná možnost ani nezbývala, jelikož typicky "plazí" a pomalý byl i jejich růst. S tímto závěrem se ztotožnili i další autoři (Unwin 2005; Lü et al. 2011), jediná provedená histologická studie ale podpořila poměrně rychlé tempo růstu – sice pomalejší než u jiných pterosaurů, ale stále srovnatelný s menšími ptáky (Padian et al. 2004).
    Aby zjistili, kdo má pravdu, Prondvai et al. (2012) přezkoumali histologii pěti různě velkých exemplářů ramforyncha a zjistili, že zatímco někdy se struktura shody s Bennettovými histologickými kategoriemi shoduje pěkně (nejmenší exempláře skutečně vykazují rysy typické pro kosti mláďat), už druhá, prostřední kategorie míchá dohromady dospělé a subdultní jedince Z třetí, největší kategorie měli autoři k dispozici pouze jediný vzorek, který podle histologických rysů skutečně patřil dospělci, jak ale vyplývá z výše uvedeného, dospělí jedinci mohli být i podstatně menší než zástupci Bennettova třetího shluku. Mláďata dále vykazují hustě vaskularizovanou vláknitou až fibrolamelární kost, která jednoznačně indikuje velice rychlý růst v raných fázích ontogeneze. Míra vaskularizace je o něco nižší než u velkých dinosaurů, ale srovnatelná např. s velociraptorem nebo konfuciusornisem, kteří se pohodlně vejdou do intervalu rychlosti růstu u endotermních zvířat (Erickson et al. 2001, 2009 – Louchart & Viriot [2011] by asi nesouhlasili, nicméně podle jejich podivných měřítek není "endotermní" ani klokan nebo ptakopysk*).

*Což je mimochodem nepochopení pojmu endotermie, který znamená pouze to, že zvíře teplo získává vnitřními metabolickými procesy a nemusí se kvůli tomu přehnaně slunit. To, co odlišuje placentály a moderní ptáky od vačnatců, ptakořitných a (asi) neptačích dinosaurů je rychlost metabolizmu, ne endotermie: endotermní jsou všichni, ale ti první jsou více tachymetaboličtí.

    Kostní mikrostruktura ramforyncha překvapivě kombinuje prvky charakteristické pro zakončený (např. savčí) a nezakončený růst (typický např. pro neptačí sauropsidy). Fáze rychlého růstu mláďat, vystřídaná obdobím pomalejšího růstu v subadultním období, je typická spíš pro první model; tenké prstence fibrolamelární tkáně s čarami zastaveného růstu (LAGs), kterým ale chybí obvodová vrstva bezcévnaté lamelární tkáně (EFS) charakterizující ukončený růst, zase pro model druhý. Dnešním sauropsidům bez EFS, jako jsou např. krokodýli, kosti aktivně rostou po celý život, s občasným zpomalením nebo dokonce přerušením (které se projeví právě v LAGs), ale žádným definitivním ukončením. Je ale možné, že Rhamphorhynchus ukončený růst měl, nicméně vykazoval určitou developmentální plasticitu, díky níž různí jedinci mohli ve stejném období života růst rozdílným tempem, což by vysvětlovalo i pozorovanou velikostní rozmanitost dospělců. Chybějící EFS by pak šlo vysvětlit buď jako příznak toho, že růst ještě nebyl v době smrti zvířete zcela ukončen, nebo (v souladu s některými pozorováními od paleognátních ptáků; viz Ponton et al. 2004) prostě nejde o nevyhnutelný průvodní jev zakončeného růstu. Autoři dále překvapivě konstatují zarážející, ale dosud neregistrovanou shodu mezi vzorcem růstu ramforyncha a raných ptáků, jako je unenlagiiní Rahonavis nebo protiptáci Concornis a Gobipteryx. Těchto podobností si dřívější autoři nevšimli hlavně proto, že měli ve zvyku stejný jev vysvětlovat odlišnými scénáři: přechod od fibrolamelární k rovnoběžně-vláknité kosti měl indikovat započetí reprodukční aktivity u pterosaurů a brzké ovládnutí schopnosti aktivního letu. Máme-li předpokládat, že u obou skupin měla tato událost stejnou příčinu, jeví se pohlavní dospění spíš nepravděpodobně: u protiptáků by se muselo odehrát extrémně brzy. Na druhou stranu přechod k aktivnímu letu je vyhovující vysvětlení i pro ptakoještěry; pak se před námi ovšem vynořuje zcela odlišná životní historie. Mláďata nebyla superprekociální a schopná vzlétnout bezprostředně po vylíhnutí, ale musela počkat, než dosáhnou jisté minimální velikosti a muskuloskeletální dospělosti.
    Autoři tento návrh elegantně uvádějí v soulad se zjištěními Lü'a a spol. z minulého roku, podle kterých pterosauři vynakládali jen velmi malé rodičovské investice. Tento závěr byl odvozen z poměru mezi velikostí vejce a dospělce darwinoptera (Lü et al. 2011). Vajíčka superprekociálních ptáků naopak obsahují velké množství zásobních látek, které umožňují embryu dosáhnout muskuloskeletální dospělosti ještě před vylíhnutím. Kdyby byl objev pterosauřího vejce v poměru k velikosti těla dospělce skutečně tak nízký jako u šupinatých, nemohlo by obsahovat dost žloutku k zajištění plnohodnotného vývoje mláděte. Rhamphorhynchus tedy zřejmě vzlétal dříve než dnešní altriciální ptáci, ale ne tak pozdě jako ptáci superprekociální: létat mohli až jedinci s rozpětím 30–50% oproti dospělcům a hmotností 7–20%. Odvozenější ptakoještěři jako Pterodaustro zřejmě vzlétali ještě později, teprve po dosažení polovičního rozpětí dospělců. Rychlý růst a současně neschopnost letu u malých mláďat svědčí o určité rodičovské péči, která mohla sestávat např. z krátkého období živení a ochrany. Alternativou je, že mláďata mohla opustit hnízdo ihned po vylíhnutí, ale do dosažení dostatečné velikosti se zdržovala na zemi či ve větvích stromů. Po vzlétnutí následovalo období pomalejšího, ale stále slušně rychlého růstu. Prondvai a spol. přiznávají, že se současnými daty nelze říct, zda se tento růst před smrtí zvířete zastavil nebo ne, ale podobnost zrekonstruovaných růstových křivek ramforyncha a pterodaustra spolu s doklady po EFS dokonce i u ještě bazálnějších pterosaurů (Dimorphodon, Dorygnathus) naznačují, že nejspíš ano.
    Obecně lze říct, že pterosauři nevykazují žádnou jednotnou růstovou strategii a jsou v tomto ohledu blízcí raným ptákům. Pleziomorfickým modelem byl zřejmě rychlý růst až do dospělosti a vzlétnutí teprve po dosažení tělesných rozměrů blízkých dospělcům; ve svrchní juře (z níž pochází Rhamphorhynchus) se ale objevila nová strategie: období rychlého růstu se zkrátilo, ke vzletu došlo dříve a následovalo dlouhé období pomalejšího růstu, které mohlo nebo nemuselo skončit před smrtí zvířete. Pterodaktyloidi typu pterodaustra vykazují velmi podobný vzorec; období rychlého růstu je ale o něco delší a pozdější růst jednoznačně ukončený. Autoři doporučují tuto diverzitu růstových strategií dále zkoumat histologickými metodami.

Zdroje:

• Bennett SC 1995 A statistical study of Rhamphorhynchus from the southern limestone of Germany: year classes of a single large species. J Paleont 69(3): 569–80
• Erickson GM, Rauhut OWM, Zhou Z, Turner AH, Inouye BD, Hu D-Y, Norell MA 2009 Was dinosaurian physiology inherited by birds? Reconciling slow growth in Archaeopteryx. PLoS ONE 4(10): e7390
• Erickson GM, Rogers KC, Yerby SA 2001 Dinosaurian growth patterns and rapid avian growth rates. Nature 412(6845): 429–33
• Louchart A, Viriot L 2011 From snout to beak: the loss of teeth in birds. Trends Ecol Evol 26(12): 663–73
• Lü J-C, Bo X 2011 A new rhamphorhynchid pterosaur (Pterosauria) from the Middle Jurassic Tiaojishan Formation of Western Liaoning, China. Acta Geol Sin - Engl 85(5): 977–83
• Lü J-C, Unwin DM, Deeming DC, Jin X, Liu Y-Q, Ji Q 2011 An egg-adult association, gender, and reproduction in pterosaurs. Science 331(6015): 321–4
• Lü J-C, Unwin DM, Zhao B, Gao C-L, Shen C-Z 2012 A new rhamphorhynchid (Pterosauria: Rhamphorhynchidae) from the Middle/Upper Jurassic of Qinglong, Hebei Province, China. Zootaxa 3158: 1–19
• Padian K, Horner JR, de Ricqlès A 2004 Growth in small dinosaurs and pterosaurs: the evolution of archosaurian growth strategies. J Vert Paleont 24(3): 555–71
• Ponton F, Elżanowski A, Castanet J, Chinsamy A, de Margerie E, de Ricqlès A, Cubo J 2004 Variation of the outer circumferential layer in the limb bones of birds. Acta Ornithol 39(2): 21–4
• Prondvai E, Stein K, Ősi A, Sander MP 2012 Life history of Rhamphorhynchus inferred from bone histology and the diversity of pterosaurian growth strategies. PLoS ONE 7(2): e31392
• Unwin D 2005 The Pterosaurs: From Deep Time. New York: Pi Press

    Kenozoických dinosaurů není nikdy dost: právě oni nám víc než cokoli jiného pomáhají pochopit, odkud se na světě vzala současná ohromná ptačí diverzita. Naneštěstí zrovna ty oblasti, které nám slibují objasnit o ptačí evoluci nejvíc – totiž kontinenty bývalé Gondwany, kam biogeografické rekonstrukce kladou společné předky paleognátů, pozemních ptáků nebo pěvců (Cracraft 2001; Ericson 2012) – nebyly dosud podrobeny důkladnějšímu paleontologickému výzkumu (Cracraft 2001), přestože první vlaštovky, jako loňské popisy afrického hrůzoptáka a hoacina, se už začínají objevovat. Valná část popsaných taxonů však stále pochází z lokalit ležících na kontinentech někdejší Laurasie, jako je např. severoamerická Green River nebo francouzské Quercy. Poměrně bohatá je na třetihorní ptáky i střední Evropa, což dokazuje i nová studie, která je dnes k vidění na webových stránkách žurnálu Paläontologische Zeitschrift ve stadiu "Online First".

Holotyp raně-oligocénního skoro-datla Picavus litencicensis s dobře patrnými otisky letových per. Autoři upozorňují na absenci viditelných světlejších a tmavších proužků, které známe od jiných ptačích fosilií a které zřejmě díky prezervaci melanozómových zbytků odrážejí přímo původní zbarvení ptáka. Pruh měřítka odpovídá 5 mm. (Zdroj: Mayr & Gregorová 2012: Figure 2)

    Můj paleornitologický oblíbenec Gerald Mayr v něm spolu s Růženou Gregorovou popisují taxon Picavus litencicensis, nového zástupce skupiny Pici, které bychom mohli zjednodušeně říkat "datlové" (však to také nic jiného v latině neznamená). Kromě pravých datlovitých (Picidae) a medozvěstek (Indicatoridae), které jsou jejich nejbližšími příbuznými (Simpson & Cracraft 1981; Swierczewski & Raikow 1981), sem ale patří ještě vousákovití, a to i se svou podivnou velkozobou podskupinou, jež z nich byla dříve uměle vytrhávána – s tukany. Přestože existovaly návrhy, že by datlové mohli být nejbližšími žijícími příbuznými pěvců (Olson 1983, 1985), dnes je prakticky jisté, že tvoří monofyletickou skupinu šplhavců (Piciformes) spolu s leskovcovitými (Galbulidae) a lenivkovitými (Bucconidae), dohromady tvořícími klad Galbulae (Johansson & Ericson 2003; Livezey & Zusi 2007; Hackett et al. 2008). Picavus se však nezdá být ani datlem (sensu stricto), ani medozvěstkou, ani vousákem. Jeho kostra naopak vykazuje několik pleziomorfií, které už žádná z těchto skupin nenese, jako např. chybějící pomocnou "kladku" pro přikloubení čtvrtého prstu na noze. ("Kladka" neboli trochlea zde označuje zvláštní zakončení kosti, tvarově podobné žlábkovanému kolečku ze stejnojmenného zařízení. Kost přikloubená takovým typem kloubu pak klouže uvnitř tohoto žlábku.) To naznačuje, že pikavovo místo je nutné hledat v rámci datlí kmenové linie – jinými slovy, že Picavus má k datlům blíž než leskovci a lenivky, ale nebyl potomkem posledního společného předka datla, tukana a medozvěstky. Místo toho, aby autoři tuto hypotézu otestovali numerickou fylogenetickou analýzou, jsme se ale dočkali jen vztyčení monotypické (a tím pádem zcela zbytečné) "čeledi" Picavidae.

    Holotyp pikava s katalogovým označením MMGe 29982a nepochází z profláklého hesenského Messelu*, ale ze středně-oligocénských vrstev moravské lokality Litenčice (stupeň rupel, čili stáří zhruba 30 milionů let), odkud už byla nahlášena mj. i neúplná kostra buřňáka (Mlíkovský 2009), a tvoří jej postkraniální kostra s dobře zachovalými otisky peří. Stejně jako jiní šplhavci raného oligocénu, Capitonides a Rupelramphastoides (kterého Mayr [2005a] popsal jako vůbec nejstaršího a nejmenšího zástupce Pici), je Picavus velice malý. Délka jeho křídla činí pouhých 5,6 cm, což jej staví jen o kousek výš nad datlíčka trpasličího (Sasia africana) nebo datlíčka proužkobřichého (Picumnus cirratus), nejmenší zástupce skupiny datlíčků (Picumninae), kde se soustředí nejmenší žijící ptáci z celého kladu Pici.
    Vzhledem k tomu, že Picavus (jakožto i další taxony z kmenové linie datlů, jako je výše uvedený Rupelramphastoides nebo marokánský Miopico) pochází z Evropy, navrhují Mayr a Gregorová, že Pici vznikli ve Starém světě. To se shoduje s evidencí z biogeografických rekonstrukcí založených na molekulární fylogenezi (Moyle 2004; Fuchs et al. 2007; Ericson 2012). Autoři si také neodpustili rýpnutí do molekulárních hodin, které v jednom případě (Nahum et al. 2003) přišly na základě mitochondriální DNA se vskutku šíleným návrhem, podle nějž nejen korunní klad datlů (Pici), ale i tukani prodělali první fáze diverzifikace už ve svrchní křídě. Tyto údaje nedokázaly zreplikovat ani pozdější studie mtDNA (Brown et al. 2008) a se současným přechodem k jaderné DNA, která data divergencí dále snižuje (Brown & van Tuinen 2011), se stávají nereálnými ještě více.

*"Profláklého" čistě pro množství taxonů, které toto středně-eocénské souvrství paleornitologickému světu přineslo: právě odtud pocházejí pra-lelkoun Masillapodargus, možný pra-terej Masillastega, pra-chřástal Messelornis, podivný Messelastur, který se po krátké kariéře "meziřádového pojítka" denních dravců a sov (Mayr 2005b) stal dravým pra-papouškem (Mayr 2011), a, když už se předpony "Masilla-" a "Messel-" ohrály, pra-myšák Selmes (a čehopak je jeho jméno anagramem?).

Zdroje:

• Brown JW, Rest JS, García-Moreno J, Sorenson MD, Mindell DP 2008 Strong mitochondrial DNA support for a Cretaceous origin of modern avian lineages. BMC Biol 6: 6
• Brown JW, van Tuinen M 2011 Evolving perceptions on the antiquity of the modern avian tree. 306–24 in Dyke GJ, Kaiser G, eds. Living Dinosaurs: The Evolutionary History of Modern Birds. London: Wiley & Sons, Ltd.
• Cracraft J 2001 Avian evolution, Gondwana biogeography and the Cretaceous-Tertiary mass extinction event. Proc R Soc B 268(1466): 459–69
• Ericson PGP 2012 Evolution of terrestrial birds in three continents: biogeography and parallel radiations. J Biogeogr doi:10.1111/j.1365-2699.2011.02650.x
• Fuchs J, Ohlson JI, Ericson PGP, Pasquet E 2007 Synchronous intercontinental splits between assemblages of woodpeckers suggested by molecular data. Zool Scr 36: 11–25
• Hackett SJ, Kimball RT, Reddy S, Bowie RC, Braun EL, Braun MJ, Chojnowski JL, Cox WA, Han K, Harshman J, Huddleston CJ, Marks BD, Miglia KJ, Moore WS, Sheldon FH, Steadman DW, Witt CC, Yuri T 2008 A phylogenomic study of birds reveals their evolutionary history. Science 320(5884): 1763–8
• Johansson US, Ericson PGP 2003 Molecular support for a sister group relationship between Pici and Galbulae (Piciformes sensu Wetmore 1960). J Avian Biol 34(2): 185–97
• Livezey BC, Zusi RL 2007 Higher-order phylogeny of modern birds (Theropoda, Aves: Neornithes) based on comparative anatomy: II. – Analysis and discussion. Zool J Linn Soc 149(1): 1–95
• Mayr G 2005a A tiny barbet-like bird from the Lower Oligocene of Germany: the smallest species and earliest substantial fossil record of the Pici (woopeckers and allies). Auk 122(4): 1055–63
• Mayr G 2005b The postcranial osteology and phylogenetic position of the Middle Eocene Messelastur gratulator Peters, 1994—a morphological link between owls (Strigiformes) and falconiform birds? J Vert Paleont 25(3): 635–45
• Mayr G 2011 Well-preserved new skeleton of the Middle Eocene Messelastur substantiates sister group relationship between Messelasturidae and Halcyornithidae (Aves, ?Pan-Psittaciformes) J Syst Palaeont 9: 159–71
• Mayr G, Gregorová R 2012 A tiny stem group representative of Pici (Aves, Piciformes) from the early Oligocene of the Czech Republic. Paläont Z doi:10.1007/s12542-012-0133-5
• Mlíkovský J 2009 Evolution of the Cenozoic marine avifaunas of Europe. Ann Naturhist Mus Wien 111A: 357–74
• Moyle RG 2004 Phylogenetics of barbets (Aves: Piciformes) based on nuclear and mitochondrial DNA sequence data. Mol Phylogenet Evol 30: 187–200
• Nahum LA, Pereira SL, de Campos Fernandes FM, Matioli SR, Wajntal A 2003 Diversification of Ramphastinae (Aves, Ramphastidae) prior to the Cretaceous/Tertiary boundary as shown by molecular clock of mtDNA sequences. Genet Mol Biol 26(4): 411–8
• Olson SL 1983 Evidence for a polyphyletic origin of the Piciformes. Auk 100(1): 126–33
• Olson SL 1985 The fossil record of birds. 79–238 in Farner DS, King JR, Parkes KC, eds. Avian Biology, Vol. 8. NewYork: Acad Press
• Simpson SF, Cracraft J 1981 The phylogenetic relationships of the Piciformes (Class Aves). Auk 98(3): 481–94
• Swierczewski EV, Raikow RJ 1981 Hind limb morphology, phylogeny, and classification of the Piciformes. Auk 98(3): 466–80

    Richard Prum si už v ornitologii udělal jméno novým modelem evoluce ptáků, založeným na syntéze poznatků z embryologie a fosilního záznamu (Prum 1999; Prum & Brush 2002). My, fandové dinosaurů, také známe jeho obhajobu dinosauřího původu ptáků před ornitologickými BANDity, ostře uvozenou otázkou "Are current critiques of the theropod origin of birds science?" (Prum 2003).

    Od té doby se nicméně autor začal zajímat o nový aspekt ptačí biologie, totiž o jejich reprodukční systémy. Zde za zmínku stojí především jeho podíl na studiích Brennan et al. (2007, 2009), které popisují pozoruhodnou "válku pohlaví" v rámci vrubozobých. Jejich kopulační orgány jsou totiž dost podivné: např. samci pižmovky velké (Cairina moschata) disponují "balistickým" penisem, který je v klidovém stavu složen v kloace. Odtud však může být během pouhé třetiny sekundy (!) vystřelen jako harpuna a doslova rozrolován do délky více než 20 cm přímo do samčí kloaky. Ještě zvláštnější je stavba kloaky u samic, která se u některých taxonů vrubozobých vyznačuje spirálovitým tvarem se složitými smyčkami a dokonce i slepými konci. Je sice logické očekávat, že vývrtkovitě tvarované penisy samců budou mít svůj protějšek ve tvaru kloaky u samic, jenže kloaka se stáčí na opačnou stranu než samčí penis a představuje tedy zjevnou zábranu proti úspěšné penetraci. Vysvětlení je nasnadě: u vrubozobých je velice rozšířená "nucená mimopárová kopulace", jinými slovy hromadné znásilňování (podle neselhávajících informací Darrena Naishe existuje i příručka, jak to kačerům překazit). Brennan et al. (2007) tedy navrhli, že komplikované kloakální struktury jsou u kachen od toho, aby znásilňování zamezily, a Brennan et al. (2009) tuto hypotézu potvrdili řadou jistě velice zábavných experimentů, při nichž nechávali kačery ejakulovat do různě tvarovaných skleněných trubic.

    Ptačí penisy jsou zjevně tématem natolik plodným (hahaha, já vím), že se k nim Brennan & Prum (2011) na konci loňského roku opět vrátili*.

    Je obecně známým faktem, že pravými penisy disponuje pouze několik málo skupin ptáků, jmenovitě paleognáti (tinamy + různí nelétaví "běžci"), vrubozobí a hrabaví. Ptačí penisy se od těch savčích liší v několika zásadních ohledech: ačkoli některé disponují centrální trubicovitou dutinou, ta se nijak nepodílí na transferu spermatu – k tomu slouží vnější žlábek (sulcus spermaticus), po kterém na vzpřímeném penisu sperma prostě steče z kloaky samce do kloaky samice. Není proto divu, že většina ptáků mohla tento orgán ztratit a kopulovat pouze přitisknutím kloak na sebe. Jak napsal ornitolog John Harshman v diskuzi pod výše odkazovaným článkem, podobný kopulační orgán sice najdeme např. u samců madagaskarských papoušků vaza (Coracopsis), není ale pochyb, že tento "pseudofalus" není homologický penisům jiných diapsidů (Montgomerie & Briskie 2007). Jak je to ale s homologiemi samčích kopulačních orgánů paleognátů a drůbeže?

*Ačkoli jsem se o studii díky DML dozvěděl už v prosinci, tehdy šlo pouze o online preprint. Na papíře se objevila až v letošním únorovém čísle Journal of Zoology, takže hádám, že není pozdě na to o ní napsat. Rok v citaci nicméně odkazuje na to, kdy si ji lidé mohli přečíst poprvé.

"The large, bright red phallus of the male Ostrich (Struthio camelus) is up to 20 cm long when flaccid and extrudes 40 cm or more out of the male’s cloaca when erect ..." (Montgomerie & Briskie 2007: 124). (Zdroj: nature.com/news, kredit: Patricia Brennan a Richard Prum)

    Přestože už první pohled na kladogram říká ano a dnes se k tomuto závěru skutečně většina autorů přiklání – s tím, že ztráta penisu je synapomorfií Neoaves – (Montgomerie & Briskie 2007), existuje řada znepokojivých strukturních rozdílů. Zájem o ptačí falus odstartoval Müller (1836), když nahlásil, že u "běžců" ("Ratitae", polyfyletická skupina nelétavých paleognátů) zajišťuje jeho erekci krev. To by sice dávalo smysl, jelikož u krokodýlů nebo savců je tomu zrovna tak, na druhou stranu je to ale překvapivé s ohledem na fakt, že penis hrabavých a vrubozobých se při erekci plní lymfou (Liebe 1914) – tekutinou složením ne nepodobnou krevní plazmě, která koluje po těle v odděleném systému lymfatických cév a uzlin, kde zajišťuje mj. transport tuků a filtraci tkáňového moku. Právě to bylo zdrojem spekulací o tom, že drůbež možná mohla penis vyvinout nezávisle na ostatních amniotech. Müllerovy závěry potvrdil Boas (1891), Gerhardt (1933) je ale zamítl: dřívější pozorování houbovité tkáně pod bází penisu u pštrosa (Grimpe 1923) interpretoval jako tzv. paralymfatická tělíska, která by jednoznačně svědčila ve prospěch lymfatického erekčního mechanizmu. Ten Gerhardt navrhl i pro nanduy, tentokrát ovšem bez jakékoli anatomické evidence. Co horšího, odkaz na původní Grimpe'ovu studii se nějak záhadně ztratil, takže se ani nelze divit skepticizmu, který ohledně paleognátní lymfatické erekce projevili pozdější autoři (King 1981).

    Právě záhadu pštrosího erekčního mechanizmu nedávno Brennan & Prum (2011) rozřešili; nádavkem navíc vůbec poprvé přišli s analogickými údaji od ostatních paleognátů. Otázka to nebyla jednoduchá, neboť pštrosí penisy jsou protkány sítí jak krevních, tak i lymfatických cév. Pitva genitálií jednoho dospělého pštrosího samce (Struthio camelus) a tří dospělých samců emu hnědého (Dromaius novaehollandiae), stejně jako histologie a "direct manipulation of fresh penises" (?), nicméně odhalila paralymfatická tělíska (lymphobulbus phalli), houbovitou tkáň plnící se lymfou, bezprostředně u kořene penisu. Závěr dlouhodobé hádanky je tak jasný: paleognáti dosahují erekce pomocí stejného mechanizmu jako hrabaví a vrubozobí, a k přechodu od vaskulární erekce (jakou vidíme u nejbližší prozkoumatelné outgroup, tj. u krokodýlů) k lymfatické se odehrál nejpozději u společného předka všech žijících a ptáků a ne v jejich rámci. Jak si ale můžeme být jisti, že jde skutečně o "přechod" a že ptačí penis není od základu novým orgánem, jak bylo dříve navrhováno? Nepodporují vlastně závěry Brennanové a Pruma spíše tuto druhou hypotézu? Autorka to v komentáři pro server Nature News zamítla:

Although our findings might be considered to support this view, we actually find that there are a lot of similarities between the reptile and ratite penis — for example, in the density and configuration of the tissue that makes up the penis in ostriches and emus, and that they likely evolved from the same tissues.

— Patricia L. R. Brennan pro nature.com

    Na druhou stranu stojí za zmínku, že ačkoli mechanizmus erekce je u pštrosů a emuů úplně stejný, jejich penisy vykazují i některé strukturní rozdíly. Krom toho, že penis pštrosa je "typu A" (tj. bez vnitřní trubicovité dutiny) a penis emu zase typu B (s dutinou), rozdíly jsou patrné i v předělu mezi "vláknitými tělísky" (fibrous bodies) z husté sítě kolagenových vláken a houbovitým centrálním jádrem elastické tkáně (vascular body). U pštrosa spíše jedno volně přechází do druhého, zatímco u emu je předěl diskrétní a velmi výrazný. Nemohu se ubránit úvaze, zda by znaky penisu nešlo použít k otestování nových hypotéz o fylogenezi paleognátů (Harshman et al. 2008; Johnston 2011). Pokud jsou "běžci" skutečně polyfyletičtí a léta byli seskupování dohromady jen díky konvergencím způsobeným obdobným stylem života a/nebo neotenií, právě falické morfologie by se takové vlivy mohly z anatomických dat dotknout nejméně. Na druhou stranu Montgomerie & Briskie (2007:122) uvádějí, že přinejmenším dělení "typ A/typ B" fylogeneticky informativní není.
    Poslední otázkou pak je, proč ptáci nahradili dobře odzkoušený a fungující systém vaskulární erekce zcela novým mechanizmem. Lymfatický oběh je navíc oproti krevnímu poměrně nízkotlakový a k udržování dlouhodobější erekce tím pádem nevhodný. Pro vrubozobé je evidentně výhodný: lymfa může být hromaděna u báze kloaky a pak uvolněna jednoduchým uvolněním svěračů, čímž umožňuje kačerům realizovat jejich harpunovitou erekci. Ale k čemu je takový mechanizmus dobrý pštrosům nebo emuům, kteří samice svým penisem harpunovat nemusejí? Brennan & Prum (2011) navrhují, že nalití penisu lymfou usnadňuje průtok semene skrze sulcus spermaticus. Naopak nanduové by mohli lymfatický mechanizmus využívat podobně jako kachny a Brennan v Nature News poznamenala, že u paleognátů zřejmě velikost penisu přímo souvisí s jejich sexuálními návyky: monogamní (či striktně vzato sekvenčně-polyandričtí) emuové mají penis daleko menší než promiskuitní nanduové.

Zdroje:

• http://scienceblogs.com/tetrapodzoology/2009/07/duck_humps_dog.php
• http://www.nature.com/news/ostrich-penis-clears-up-evolutionary-mystery-1.9600
• http://scientopia.org/blogs/scicurious/...weird-science-the-erection-of-the-ostrich/
• Boas JEV 1891 Zur morphologie der begattungsorgane der amnioten Wirbelthiere. Morphol Jb 17: 271–87
• Brennan PLR, Clark CJ, Prum RO 2009 Explosive eversion and functional morphology of the duck penis supports sexual conflict in waterfowl genitalia. Proc R Soc Lond B 277(1686): 1309–14
• Brennan PLR, Prum RO 2011 The erection mechanism of the ratite penis. J Zool 286(2): 140–44
• Brennan PLR, Prum RO, McCracken KG, Sorenson MD, Wilson RE, Birkhead TR 2007 Coevolution of male and female genital morphology in waterfowl. PLoS ONE 2(5): e418
• Gerhardt U 1933 Kloake und Begattungsorgane. 302–13 in Bolk L, Goppert E, Kallius E, Lubosch W, eds. Handbuch der vergleichenden Anatomie der Wirbeltiere, vol. 6. Berlin: Urban & Schwarzenberg
• Harshman J, Braun EL, Braun MJ, Huddleston CJ, Bowie RCK, Chojnwoski JL, Hackett SJ, Han K-L, Kimball RT, Marks BD, Miglia KJ, Moore WS, Reddy S, Sheldon FH, Steadman DW, Steppan SJ, Witt CC, Yuri T 2008 Phylogenomic evidence for multiple losses of flight in ratite birds. Proc Natl Acad Sci USA 105(36): 13462–7
• Johnston P 2011 New morphological evidence supports congruent phylogenies and Gondwana vicariance for palaeognathous birds. Zool J Linn Soc 163(3): 959–82
• King AS 1981 Phallus. 107–47 in King AS, McLelland J, eds. Form and Function in Birds, vol. 2. London: Acad Press
• Liebe W 1914 Die männlichen Begattungsorgane der Hausente. Jen Z Nat-Wiss 51: 627–96
• Montgomerie R, Briskie JV 2007 Anatomy and evolution of copulatory structures. 115–48 in Jamieson BGM, ed. Reproductive Biology and Phylogeny of Birds. Enfield (NH): Science Publishers Inc.
• Müller J 1836 Über zwei verschiedene Typen in dem Bau der erectilen männlichen Geschlechtsorgane bei den straussartigen Vögeln, und über die Entwickelungsformen dieser Organe unter den Wirbelthieren überhaupt. Akad Wiss Physikal Berlin Abhandl 137–77
• Prum RO 1999 Development and evolutionary origin of feathers. J Exp Zool (Mol Dev Evol) 285: 291–306
• Prum RO 2003 Are current critiques of the theropod origin of birds science? Rebuttal to Feduccia (2002). Auk 120(2): 550–61
• Prum RO, Brush AH 2002 The evolutionary origin and diversification of feathers. Quart Rev Biol 77(3): 261–95

1. Retropozony potvrzují prudkou diverzifikaci Neoaves

    Už jsem psal o tom, že nedovedu odolat studiím zabývajícím se velkoškálovou fylogenezí moderních ptáků; z toho důvodu dnešní článek začíná s retropozonovým výzkumem, který Matzke et al. (2012) publikovali na začátku letošního roku v žurnálu Molecular Biology and Evolution. Autoři patří do stejného týmu výzkumníků, který loni publikoval článek o retropozonové evidenci pro sesterský vztah mezi pěvci a papoušky (Suh et al. 2011). Odkud se mezi ornitology takový zájem o "skákající geny" vlastně vzal?
    Retropozony jsou zvláštní třídou transpozibilních elementů, která má některé vlastnosti velice příznivé pro fylogenetiku, čili vědu zabývající se rekonstrukcí příbuzenských vztahů mezi organizmy. Do DNA se podobně jako retroviry včleňují skrze reverzní transkripci (přepíšou se do molekuly RNA, která se v jiném místě genomu zase přepíše do DNA), na rozdíl od retrovirů však postrádají mimobuněčné infekční stadium, neboť postrádají geny pro kapsidové bílkoviny. Jejich přítomnost lze poměrně dobře rozeznat podle duplikovaných sekvencí původní DNA ohraničujících nově začleněný element. Zadruhé, na rozdíl od jiných "skákajících genů" neboli transpozonů nemůžou retroelementy jen tak vyskočit ven: nedisponují žádnou transpozázou, která by je vyřízla z jejich pozice. Inzerce retropozonu je jednou provždy. Zatřetí, není prokázáno, že by retropozony do nějakého místa jaderné DNA skákaly přednostně, tj. častěji než do míst jiných. Pokud víme, místo inzerce je zcela náhodné a kterýkoli retropozon se může vetřít mezi jakékoli dva z více než miliardy nukleotidů, které v ptačím jaderném genomu najdeme. Každý znak (retropozon) tak disponuje téměř neomezeným počtem stavů (míst inzerce), což vylučuje některé problémy ohrožující sekvenční data. Retropozonům nehrozí přitahování dlouhých větví – náhodné podobnosti mezi sekvencemi dvou nepříbuzných taxonů, vznikající v důsledku zrychlené molekulární evoluce a současně faktu, že každá pozice může být obsazena jen 4 různými nukleotidy. Vyloučena by měla být i konvenční homoplazie: konkrétní retropozon by se buď musel u dvou taxonů náhodně dostat na přesně stejnou pozici (z více než miliardy možností), nebo by musel být absolutně přesně vyříznut (včetně duplikovaných sekvencí).
    Znamená to, že stačí shromáždit dost retropozonů a Strom života bude za chvilku hotový? Naneštěstí ne. Jednak se zdá, že homoplazie retropozonových inzercí není tak nemožná, jak se kdysi zdálo: Han et al. (2011) např. porovnali několik výskyt několika markerů s výsledky dosud největší sekvenční fylogenetické studie (Hackett et al. 2008) a narazili hned na několik konfliktů. To by nám samozřejmě nemuselo vadit, pokud nepovažujeme výsledky Hackettové a spol. za Absolutní Pravdu, jenže konkrétní větvě, s nimiž byly některé inzerce neslučitelné, odkryla i morfologie (Livezey & Zusi 2007) či nezávislé sekvenční studie (Ericson et al. 2006), takže chyba nejspíš nebude na straně sekvenčního stromku. Tím hlavním problémem je ale hemiplazie, jev, který doprovází rychlé vývojové radiace. Při něm se vývojové linie štěpí tak rychle, že k novým divergencím dochází ještě dříve, než se ustálí polymorfizmus (koexistence více variant jednoho genu, v našem případě tedy např. varianty s vloženým retropozonem a bez něj) z divergence minulé – což může v závislosti na efektivní velikosti populace trvat i miliony let (Schmitz & Zischler 2002). Pokud genealogie taxonů A, B, C tvoří strukturu (A, (B, C)), existuje riziko, že různé formy genu Ω (říkejme jim x a y) se u různých linií zafixuje takovým způsobem, který se s "pravou" topologií neshoduje, takže výsledný vzorec bude např. (Ax, (Bx, Cy)). Fylogenetická analýza genu Ω pak nutně odkryje topologii (C, (A, B)). "Pravou topologii" dávám do uvozovek proto, že takový výsledek není chybný – historii viděnou z hlediska genu Ω odráží naprosto věrně, tato historie prostě jen není tím, co hledáme. (Těm, kterým můj kostrbatý popis není jasný, doporučuji obrázek v předchozím článku o retropozonech.) Prozkoumáme-li více genů, zjistíme, že některé z nich nejenže nesouhlasí s topologií viděnou z hlediska celých organizmů ("species tree"), ale ani spolu navzájem.

Pravděpodobnost fixace kuřecích repetic 1 (CR1) v genomu neoavianní zebřičky pestré (Taeniopygia guttata) a non-neoavianní slepice (Gallus gallus) a její změny v čase. Křivky byly kalibrovány pomocí retropozonů CR1-Y2, které byly aktivní ještě před oddělením Neoaves od drůbeže (Suh et al. 2011). Je vidět, že zatímco u slepice je pravděpodobnost téměř homogenní, zebřička prodělala periodu nízké pravděpodobnosti retropozonové fixace, odrážející pravděpodobně velmi rychlou evoluční radiaci. Šedé kuličky udávají pravděpodobnou dobu fixace fylogeneticky informativních inzercí, zatímco ty černé reprezentují konfliktní markery. (Modifikováno z Matzke et al. 2012: Figure 3)

    Matzke et al. (2012) se zajímají právě o tyto konfliktní inzerce. Sami zmiňují, že s rozetnutím problematických oblastí ptačí fylogeneze zase tolik nepomůžou – sice předkládají strom založený na úspornostní analýze 12 retropozonů (viz níže), vybraných podle striktních kritérií ze 161 prozkoumaných markerů, sami ale konstatují nízké hodnoty bootstrapu a konzistenční indexy poukazující na velkou míru meziznakových konfliktů. Pořád ale mohou nabídnout cenné informace o změnách v rychlosti evoluce a dokonce i populační dynamice. Myšlenka je jednoduchá: v době mezi jednotlivými speciacemi nebo při malé efektivní velikosti populace (kdy je doba nutná k fixování nové mutace velice krátká) bude pravděpodobnost fixace retropozonů vysoká, naopak tam, kde došlo k mnoha speciačním událostem rychle za sebou, bude tato pravděpodobnost nízká a uvidíme mnoho konfliktních markerů.
    Jak ale určit pravděpodobnost fixace a její historické změny? Matzke a spol. k tomu využívají rafinovanou metodu známou jako TinT (Transposition in Transposition), která si, jak název poměrně otrocky sděluje, všímá retropozonových inzercí do jiných retropozonů. Jelikož je pravděpodobnější, že evolučně novější subtypy se budou častěji vkládat do subtypů starších než naopak, je možné využít symetrický pravděpodobnostní model k tomu, abychom ze zastoupení různých subtypů v genomu dostali chronologický vzorec jejich pravděpodobnosti fixace (Churakov et al. 2010). Jakmile jednou máme k dispozici takovou metodu, ověřit hypotézu explozivní neoavianní radiace je až směšně snadné. Stačí srovnat genom neoaviana s jiným, non-neoavianním ptákem, a u toho prvního bychom měli vidět, jak pravděpodobnost fixace v určitém místě prudce klesá, zatímco v tom druhém zůstává víceméně stejná. Šťastnou náhodou dnes už máme osekvenovaný kompletní jaderný genom neoavianní zebřičky pestré (Taeniopygia guttata) a non-neoavianního kuřete (Gallus gallus). Výsledky prezentované formou obrázku (viz výše) mluví samy za sebe: tam, kde je pravděpodobnost fixace u kuřete vysoká, vykazuje neoavianní zebřička hluboké sedlo. To odráží éru nekompletního třídění linií, během níž bylo aktivní (avšak nestačilo se fixovat) hned několik rodin retropozonů (v čele s kuřecími repeticemi CR1), které díky tomu vykazují pro fylogenetiku tolik nepohodlnou konfliktní distribuci. Bližší rozbor onoho sedla v grafu zebřiččí retropozonové aktivity ukáže, že daná prohlubeň se ve skutečnosti skládá ze dvou menších "sedel". Ta mělčí, v grafu stojící blíže napravo (tzn. blíže současnosti) a až za hlavní neoavianní radiací, zřejmě odráží další éru polymorfizmu u báze pěvců. Ta může být opět důsledkem buď populačního "úzkého hrdla láhve", tj. malé velikosti zakladatelské populace, nebo zvýšeného tempa molekulární evoluce, která se na fylogramech projevuje dlouhou větví vedoucí k pěvcům (viz např. Hackett et al. 2008: Figure 3).
    V závěru Matzke et al. (2012) poukazují na možnost alternativní interpretace: místo konstatní retropozonové aktivity a rychlé radiace/populačního bottlenecku můžeme předpokládat náhlý výbuch retropozonové aktivity, při němž by se náhle vynořilo velké množství nových elementů. Takový scénář ale (dodávám já) není konzistentní s molekulárními hodinami, které rovněž ukazují extrémně rychlou diverzifikaci u báze Neoaves (Chojnowski et al. 2008), ani s nepřímou evidencí v podobě obrovských problémů, se kterou se systematika ve snaze rozřešit vnitřní příbuzenské vztahy v rámci moderních ptáků střetává už před 150 let, napříč metodami i zdroji dat. Matzke a spol. zdůrazňují, že právě s posledním problémem mohou retropozony částečně pomoct: ukážou nám, kde jsou polytomie sekvenčních fylogenetických stromů pouhými artefakty, tj. důsledkem náhodného šumu, a kde odrážejí skutečný jev v evoluční historii, tj. nekompletní třídění linií. (Kritiku Hana a spol., podle nějž za některými vnitřními konflikty retropozonových dat může stát i prostá konvergence, napadají jako "dezinterpretaci" a důsledek nedostatečné přísnosti v určování homologií jednotlivých inzercí). Báze Neoaves každopádně vypadá z hlediska retropozonů stejně, jako s každým jiným typem dat: jako obrovské "křoví" či "hřeben", z nějž vyvstává pouze několik jasně rozlišitelných kladů typu "pozemních ptáků". Právě jejich rozeznání je zřejmě největším úspěchem, který fylogenomika zatím vykázala oproti morfologii či DNA-DNA hybridizaci.

Kladogram vzešlý z analýzy 12 retropozonových markerů metodou maximální parsimonie má sice jednotlivé uzly slabě podložené, jinak se ale dobře shoduje s velkými fylogenomickými studiemi. Vidíme např. klad pozemních ptáků (pěvci, sokolové, sovy, trogoni, pikokoraciani [šplhavci + "srostloprstí"], denní dravci, kondoři) v sesterském vztahu k dlouhokřídlým (racci, alky, perepelové). Mezi ty zajímavější výsledky patří bazální pozice myšáků, kteří fylogenomice dělají problémy snad ještě víc než slavný hoacin, zde jsou však ve shodě s loňskou retropozonovou studií (Suh et al. 2011) na bazální pozici vůči všem ostatním pozemním ptákům. Klad složený z kukaček a turakovitých zase dobře odpovídá morfologii (např. Livezey & Zusi 2007), ne však molekulám, které oba taxony odtrhávají od sebe a pohazují mezi krátkokřídlé či vodní ptáky (Hackett et al. 2008). (Zdroj: Matzke et al. 2012: Figure 2)

2. Jak ptáci ztráceli zuby

    Louchart & Viriot (2011) přicházejí se studií z té kategorie, kterou mám osobně velmi rád: kombinují několik různých přístupů (evo-devo, paleontologie) a bez zbytečných předsudků propojují data od žijících a fosilních organizmů. Konkrétně si kladou otázku, jak u ptáků došlo ke ztrátě zubů a v čem spočívá obrovský úspěch jejich alternativního řešení, tzn. rohovinového zobáku. Připomeňme si, že neoavianní ptáci spolu s perkomorfními "rybami" představují dvě největší vývojové radiace, ke kterým během více než půl miliardy let evoluce obratlovců došlo (Alfaro et al. 2009). Ještě zajímavější je, že ke ztrátě zubů došlo v ptačí linii velice nedávno: nejen endotermie a peří, ale i krátký kostěný ocas a aktivní let jsou podstatně starší a jako první jimi disponovali ještě běžní ozubenci. Vývoj bezzubosti byl také v rámci pan-Aves všechno, jen ne lineární: došlo k němu nezávisle u mnoha oddělených linií, někdy i u těch, jejichž čelisti si obvykle představujeme plné oněch legendárních "zubů jako steakových nožů" (viz kladogram níže).

2.1 Evo-devo a mutantní kuřata

    Evolučně-developmentální výzkum ukazuje, že za ptačí ztrátou zubů mohly stát tři různé události – buď každá zvlášť, nebo působily ve vzájemné souhře. Chyba může být buď na straně epitelové signalizace, která vývoj zubů (odontogenezi) nastartuje, nebo na straně mezenchymu, což je prvotní pojivová tkáň, jejíž pozdější mineralizací zuby vznikají, nebo jde o nějakou komplexní poruchu jejich vzájemné interakce. První hypotéza je založena na tom, že počátek odontogeneze vyžaduje živou, nezrohovatělou výstelkovou tkáň. Právě té se ale ptákům nedostává: epitel začíná keratinizovat o 6 až 8 dní dříve, než se objeví první zárodky zubů (jak víme z pozorování mutantních ptačích embryí). Zajímavé je, že ramfotéka (rohovinová část zobáku), která touto keratinizací vzniká, využívá stejné signalizační dráhy jako zuby. Možná tedy zobák vznikl tím, že se potřebné geny ze své původní odontogenetické funkce prostě "přeorientovaly" na výrobu ramfotéky. Alternativním vysvětlením je, že mezenchym ztratil schopnost reagovat na stále fungující epitelovou signalizaci. Pak by měla pomoct transplantace mezenchymu z jiného, ozubeného zvířete – např. myši. V jednom případě se takto údajně skutečně povedlo vyprodukovat ozubené kuře (Kollar & Fisher 1980), nikdo další už ale tento experiment nedokázal úspěšně zopakovat a dnes je všeobecně pokládán za výsledek kontaminace myším epitelem. Poslední možnost je ta, že signalizační centrum v epitelu prostě jen ztratilo s mezenchymem kontakt, snad proto, že se v embryu přesunulo na jinou pozici. Nasvědčovalo by tomu pozorování výše zmíněných kuřecích mutantů talpid² (ta²), u nichž mezi 14. a 16. dnem vývoje začínají vznikat zárodky kónických zoubků, zatím sice bez skloviny i zuboviny, avšak docela podobné zubům krokodýlů – dokud embryo nejpozději v 17. dni nezemře (Harris et al. 2006). Genetická příčina pro takový hypotetický přesun epitelu není známa.
    Možnost, že bychom mezi těmito hypotézami mohli rozhodnout podle fosilního záznamu, je prakticky vyloučená: celý problém se točí okolo velmi raných fází vývoje a měkkých tkání, což jsou dva aspekty biologie, které prakticky nefosilizují. Přesto se něco dozvědět můžeme: ta² embrya naznačují, že k potlačení odontogeneze mohlo dojít nejprve jen lokálně, takže má smysl hledat fosilní ptáky s čelistmi částečně ozubenými a částečně bezzubými. Právě v této části autoři ukazují, že jsou velmi dobře obeznámeni s ptačí paleontologií. Užiteční nám v tomto mohou být samozřejmě jen druhohorní ptáci, jelikož katastrofu na konci druhohor přečkali pouze neorniti* a ti jsou, jak známo, bezzubí. Co se druhohorních ptáků týče, autoři se rozhodli "ptáky" nazývat posledního společného předka archeopteryga a vrabce i všechny jeho potomky a pracovat s takovou fylogenezí, pod kterou skanzoriopterygidi (contra Choiniere et al. 2010), deinonychosauři (contra Xu et al. 2011) ani oviraptorosauři (contra Maryańska et al. 2002; Lü et al. 2002, 2005) do tohoto kladu nepatří. Pak nám zbývá asi 60 taxonů známých z fosilií dostatečně kompletních na to, aby bylo možné o jejich čelistech říct něco smysluplného. Louchart a Viriot je uspořádávají do konsenzuální fylogeneze přetištěné níže.

*Louchart a Viriot dokonce mají takový přehled, že nezapomínají ocitovat Mayra (2009) s jeho návrhem na 62 milionů let starého (a tedy post-křídového) non-neornita, kterým by snad mohl být čínský Qinornis.

Časově kalibrovaný "expertogram" bazálních ptáků, zachycující evoluci a ztrátu chrupu. Bílé proužky označují taxony s pleziomorficky úplným chrupem, oranžové částečnou a červené úplnou ztrátu chrupu. Symbol "#" udává minimální počet nezávisle vyvinutých kompletních ztrát zubů (edentulizmu), "§" naznačuje počínající redukci, kdy jsou zuby ještě stále přítomné na předčelistních kostech, a červené závorky ohraničují nejširší možné skupiny, u nichž mohla být částečná redukce chrupu vzájemně homologická. O homologii autoři rozhodovali na základě pozorování různých vzorců dentální redukce (viz obrázek níže) a zhodnocení možnosti přechodů mezi jednotlivými typy. Překrývání závorek odráží nejasnou fylogenetickou pozici zahrnutých taxonů. Hvězdička u orniturů udává (velice sporný, viz níže) přesun k homoiotermii a rychlejšímu metabolizmu. Izolované zuby nezahrnuté do kladogramu pocházejí ze Španělska, Číny a Kanady. Autoři zmiňují, že se rozhodli držet se konzervativnější fylogeneze a do Aves (sensu "Archaeopteryx node") nezahrnout skanzoriopterygidy, dromeosauridy, troodontidy ani oviraptorosaury. (Zdroje: Louchart & Viriot 2011: Figure 1)

2.2 Nastupuje paleontologie

    Autoři jsou si jistí tím, že všichni bezzubí druhohorní ptáci (na stromku výše označení červeně) ztratili zuby nezávisle na sobě. Mají k tomu dobrý důvod: neznáme žádný případ, kdy by byl jednou ztracený chrup znovu vyvinut, a právě to by fylogeneze v alternativním případě vyžadovala. Žába jménem vakorosnička Guentherova (Gastrotheca guentheri) sice znovu vyvinula zuby na jedné z čelistních kostí (Wiens 2011), ale na těch ostatních je nikdy neztratila, a i s tak skromným úspěchem jde mezi obratlovci o jediný známý případ. Zdá se, že totálního edentulizmu bylo v rámci Avialae dosaženo minimálně čtyřikrát nezávisle na sobě a absence chrupu aspoň na jedné ze tří zuby nesoucích kostí (maxilla, předčelistní kost, zubní kost) dokonce šestkrát či víckrát. Může být ale pouhou náhodou, že chrup ztratil tak vysoký počet fylogeneticky vzájemně velmi blízkých linií? Louchart a Viriot tomu spíše nevěří a navrhují nějakou změnu v genetických základech odontogeneze, k níž by v ptačí evoluci došlo těsně za archeopterygem a se kterou by stačilo už jen drobné "popostrčení", aby zuby byly ztraceny docela. Skutečně se zdá, že někde u báze "Archaeopteryx node" se s ozubením stalo cosi divného: mimo tento klad totiž mezi všemi ostatními tetrapody (počítaje v to samozřejmě i vymřelé skupiny) zaznamenáme jen 15 dalších případů edentulizmu, z nichž 6 dále připadá na pan-Aves (obě čísla je dále nutno snížit o jedničku, pokud oviraptorosauři patří do "Archaeopteryx node")
    Obzvlášť zajímavé jsou právě ty případy, kdy je redukce chrupu jen částečná. Zdá se totiž, že jiným směrem postupovala u bazálních (= non-ornitotoracinních) ptáků a enantiornitů a jiným zase u euornitů: ti první ztratili zuby nejprve na maxille a zadním konci předčelistní nebo zubní kosti (případně obou), u těch druhých zase edentulizmus nejprve zasáhl přední konec premaxilly. Enantiornithes tak zase jednou ukázali, jak případné je jejich jméno (doslova znamenající "protiptáci"). Louchart a Viriot konstatují, že je paradoxní, že ta² mutanti nesou zuby právě na předním konci předčelistní kosti, což by více odpovídalo vzorci patrnému u enantiornitů. Vysvětlují to tím, že jde o mutaci tak extrémní, že neodráží žádný skutečný atavizmus. Zmiňují také, že užitečným by se mohlo ukázat důkladnější studium pterosaurů, kteří při ztrátě zubů prošli několika fázemi zarážejícně podobnými těm u bazálních ptáků.
    Studie řeší i otázku, kdy došlo ke kompletní ztrátě zubů v linii vedoucí k moderním ptákům. Tento čas zřejmě odpovídá vzniku moderních ptáků jako takových (Neornithes). Neznáme žádného neornita, který by měl v čelistech pravé zuby, zatímco nejbližší příbuzný tohoto kladu s dochovanými čelistmi, Ichthyornis, ještě zuby měl. Existuje sice řada taxonů, které by na stromku mohly spadat mezi ichtyornise a neornity (Apatornis, Iaceornis, Guildavis), ale z těch známe pouze postkraniální materiál, takže otázku jejich zubatosti nelze s jistotou zodpovědět. Budeme-li předpokládat, že kompletně bezzubé čelisti se v dotyčné linii objevily tak pozdě, jak je to jen možné (ve fylogenetickém žargonu se tomu říká "DELTRAN optimizace"), můžeme vznik bezzubosti ztotožnit se vznikem neornitů – a pak narazíme na problém. Datace této události totiž patří mezi nejspornější oblasti v ptačí paleontologii, a jak jsem ukázal v posledním článku, molekulární hodiny se na ní ošklivě neshodnou s fosilním záznamem a s příchodem dat z jaderné DNA i mezi sebou navzájem. Dnešní nejrealističtější odhad zní asi 120 až 100 milionů let zpátky (van Tuinen 2009; Brown & van Tuinen 2011), Louchart a Viriot citují "[p]revious rough estimates" od 100 do 80 Mya. Sami navrhují tento interval rozšířit na 125 až 65,5 milionů let, což je naprosto absurdní: poslední datum odpovídá stáří vegavise a vzhledem k jeho hluboce vnořené fylogenetické pozici by muselo znamenat nezávislou ztrátu zubů u paleognátů, hrabavých, kamišovitých, husovce, kachnovitých a kdovíkolika linií Neoaves: méně parsimonní scénář si lze stěží představit. Autoři si tuto skutečnost zřejmě zcela neuvědomují, ačkoli připouštějí, že tak mladé datum by vyžadovalo nezávislou ztrátu zubů u paleognátů a neognátů – čemuž se nebrání, protože ani od jedné linie neznáme prokazatelně bezzubé křídové fosilie.
    Možná vůbec nejdůležitější otázku – proč bylo pro ptáky tak lehké zuby ztratit a proč se jim to vyplatilo – se autoři pokoušejí zodpovědět skrze výzkum korelace bezzubosti a několika dalších znaků, které hrály velkou úlohu při získávání potravy: ramfotéky, ventrikulu a homoiotermie.
    Zdánlivě největší šanci fosilizovat z nich má ramfotéka, tedy rohovinový pokryv, který dělá z obyčejných čelistí zobák. Ve skutečnosti však právě její skoro čistě keratinové složení jakémukoli detailnějšímu uchování zabraňuje; paleontologové se tak ve většině případů musí spolehnout na sekundární evidenci, kterou představují hustě nahloučené neurovaskulární otvůrky v příslušném místě čelistí. Z druhohorních ptáků pouze konfuciusornitidi a Archaeorhynchus měli ramfotéku stejného rozsahu jako dnešní části, tzn. přes celé čelisti; několik dalších taxonů touto strukturou disponovalo aspoň na bezzubé předčelistní kosti (Ichthyornis, Hesperornithes). Tyto taxony jsou ale asi tak jediné, které zapadají do striktního vzorce "kde nejsou zuby, tam je zobák" (a vice versa). Roste např. podezření, že některým zubatým protiptákům zakrývala ramfotéka aspoň boky předního konce čelistí (O'Connor & Chiappe 2011; Hu et al. 2011). To poněkud komplikuje nějaké určování trendů, alespoň v sesterské skupině enantiornitů (do níž patří i všichni žijící ptáci) je však celkem jasno: ramfotéka postupně vytlačovala zuby od předního konce čelistí směrem dozadu, což konec konců odpovídá i jejímu embryonálnímu vývoji u dnešních ptáků.

Přechodné fáze při ztrátě zubů v ptačí evoluci, ilustrované na pravém bočním pohledu na lebky různých křídových ptáků. Písmena se shodují s těmi na kladogramu přetištěném výše. (a) Jeholornis prima, (b) Sapeornis chaoyangensis, (c) Cuspirostrisornis houi, (d) Boluochia zhengi, (e) Longipteryx chaoyangensis, (f) Longipteryx sp., (g) Rapaxavis pani, (h) Yanornis martini, (i) Hesperornis regalis, (j) Ichthyornis dispar. Význam zkratek: (dt) kost zubní, (m) maxilla, (pm) předčelistní kost. (Zdroj: Louchart & Viriot 2011: Figure 2)

    Na nepřímé stopy se musíme spolehnout i v případě ventrikulu, což je svalnatá část žáludku, jejíž úlohou je rozemlít už natrávenou potravu. V dnešní přírodě je takový způsob zpracování potravy unikátní pro ptáky a podle všeho je minimálně stejně účinný jako ozubené čelisti. Stejně jako zuby jde o do značné míry univerzální řešení, které se osvědčilo semeno-, plodo-, vše-, hmyzo- i maso-žravcům. Dokud nenajdeme nějakého bazálního ptáka mumifikovaného takovým způsobem, jako jsou hadrosauridi Dakota a Leonardo, ventrikul na fosiliích neuvidíme; naštěstí mu ale někteří fosilní ptáci – podobně jako jejich žijící příbuzní – vypomáhali gastrolity, které už v břišní dutině klidně najít můžeme. U sapeornise (jednoho z prvních krátkoocasých ptáků) a u euornitů Archaeorhynchus a Yanornis se gastrolity vskutku našly, a Louchart s Viriotem z toho vyvozují, že ventrikul u ptáků vznikl nejpozději s redukcí dlouhého kostěného ocasu, čili chvíli ("chvíli") po archeopterygovi. Stejně tak dobře ale mohl být zděděn už od velice bazálních teropodů, jako byl ceratosaur Limusaurus, který jím zřejmě disponoval také.

2.3 Outrage! Outrage! Ektotermní dinosauři a aktivního letu neschopní pterosauři

    Konečně otázka homoiotermie je daleko, daleko komplikovanější a v případě neptačích dinosaurů, raných ptáků i pterosaurů se o ní popsaly stohy několik náklaďáků papíru. Jen pro připomenutí: homoiotermie je schopnost udržet si stálou tělesnou teplotu, a ač ji některé sekundární zdroje vydávají za synonymum endotermie (dívám se na tebe, prirodo.cz), otázka, na kolik spolu tyto dvě vlastnosti vlastně korelují, není uspokojivě rozřešená. I v dnešní přírodě existuje několik ektotermních homoiotermů (tj. zvířat, která teplo získávají zvenku, nikoli metabolicky, ale jejichž tělesná teplota přesto neprodělává žádné velké výkyvy), ačkoli nejoblíbenější příklad takové kombinace, obří mořská želva kožatka velká, byl zřejmě definitivně ztracen přeřazením mezi endotermy. Louchart a Viriot jsou zde docela tvrdí: dinosauři byli většinou poikilotermové (= zvířata s kolísající tělesnou teplotou), homoiotermie nastoupila ke slovu až u velkých zvířat (tzv. gigantotermie, dříve rovněž ilustrovaná hlavně kožatkou) a u báze celurosaurů, kdy se poprvé zvedla bazální metabolická rychlost a vznikla endotermie. Velmi vysoké metabolické rychlosti dnešních ptáků ale vznikly teprve tehdy, když se orniturové a jejich příbuzní oddělili od protiptáků (!). To je konzistentní s některými novými studiemi (Erickson et al. 2009), ale právě jenom s některými (viz např. Amiot et al. 2006; Pontzer et al. 2009).
    Louchart a Viriot si všímají toho, že ačkoli různé kombinace homoiotermie, ventrikulu a ramfotéky se objevují i mimo ptáky, nikde jinde tyto znaky nevidíme všechny pohromadě. Je otázkou, zda by takový závěr nešlo docela snadno napadnout: ornitomimosauři zřejmě disponovali všemi třemi. Autoři tedy požadavky zpřísňují ještě o přítomnost aktivního letu. Až tato "síť propojených inovací ve složité souhře skrze přírodní výběr" (Louchart & Viriot 2011:669) umožnila bezzubost a plné využití jejího potenciálu, které nepřímo stálo za obrovským evolučním úspěchem ptáků. Podle autorů je zcela zákonité, že se takový úspěch přihodil právě ptákům a ne jiným tetrapodům. Želvy mají ramfotéku, ale ne ventrikul a ani homoiotermii (kromě kožatky, což Louchart a Viriot nezmiňují). Pterosauři podle všeho rovněž postrádali ventrikul a prý i homoiotermii (což osobně autorům nevěřím), což Loucharta a Viriota vede k návrhu, že možná neovládali ani aktivní let.
    To mě poněkud šokovalo a nejsem si jistý, zda je možné takový návrh vůbec vážně. Aktivní let pterosaurů se za posledních 30 let stal klasickou učebnicovou moudrostí (Dave Hone, pterosaur.net, An introduction to pterosaurs: "Pterosaurs could fly. And fly properly[,] not just gliding or soaring") a učebnicové moudrosti by se, jak známo, neměly vyvracet jen tak mimochodem na dvou řádcích. Pterosauři dokázali jemně regulovat mechanické vlastnosti svých křídel (Claessens et al. 2009), jejich neuroanatomie ukazuje na velmi dobré manévrovací schopnosti (Witmer et al. 2003) a malé genomy, kterými podle všeho disponovali, u žijících zvířat se schopností letu silně korelují (Organ & Shedlock 2009). Krom silné evidence pro aktivní let dále pterosauří endotermii podporuje přítomnost srstnaté inzulace podobné (a možná homologické) teropodímu protopeří, extenzivní pneumatizace kostry vzdušnými vaky, indikující přítomnost výkonné dýchací soustavy srovnatelné s dnešními (pochopitelně endotermními) ptáky (Claessens et al. 2009) a parasagitální postavení nohou, které u žijících zvířat opět s endotermií koreluje. Louchart a Viriot na obranu ektotermie citují loňskou studii o darwinopterově vejci (Lü et al. 2011), které mělo měkkou skořápku podobnou spíše šupinatým než ptákům a krokodýlům, což znamená, že na něm rodiče nejspíš nemohli sedět - museli jej nejspíš zahrabat do hlíny nebo tlející vegetace, což znamená, že jejich rodičovská péče zřejmě nebyla valná. Takovou reprodukční strategii si sice obvykle nespojujeme s homoiotermními endotermy, ale jak podotkl Darren Naish, i tam se občas vyskytuje (tabonovití).
    Extra přesvědčiví autoři nejsou ani tehdy, když se snaží vysvětlit, proč se ostatní ptáci nesetkali s tak velkým úspěchem jako neorniti, třebaže ramfotéku měli někdy taky. Podle nich je to tím, že až do vzniku kladu Ornithurae ptáci neovládali aktivní let srovnatelný s moderními ptáky a nebyli homoiotermní. Nevěřím jim ani to. Většina korelátů aktivního letu se objevuje už u enantiornitů a můžeme je tedy prohlásit za synapomorfie Ornithothoraces: jde o hluboký kýl na prsní kosti pro úpon létacích svalů (např. Gauthier & de Queiroz 2001), schopnost zvednout pažní kost nad úroveň zad (Senter 2006) nebo letky s ostnem dost silným na to, aby ustály aerodynamické namáhání (Nudds & Dyke 2010). Co se homoiotermie týče, veškerá tvrzení o jejím pozdním získání v rámci ptačí linie se opírají o dva zdroje dat: přítomnost čar zastaveného růstu neboli LAGs, údajně přítomných výhradně u ektotermů (např. Chinsamy et al. 1995); absence nosních skořep ohřívajících vzduch, které by naopak měly být povinnou výbavou endotermů (např. Hillenius 2004), a pomalý růst, významný především proto, že rychlost růstu silně koreluje s bazální metabolickou spotřebou (Erickson et al. 2009). První dva argumenty lze snadno zamítnout: linie zastaveného růstu známe i od jelena wapitiho, ptáků moa nebo vymřelé skoro-kachny diatrymy (Padian & Horner 2004), ve všech případech pochopitelně homoio- i endo-termních, takže o těchto znacích nemohou vypovědět vůbec nic. Nikdy nebylo přesvědčivě doloženo, že by přítomnost nosních skořep byla spolehlivým korelátem endotermie, a výpočty, které obhájci tohoto argumentu předložili k dokázání jejich nepřítomnosti u dinosaurů a bazálních ptáků, vycházejí ze špatně zrekonstruované anatomie (Paul 2002). Třetí argument je nejzajímavější, ale Erickson et al. (2009), na něž Louchart a Viriot odkazují, explicitně podotýkají, že i hodnoty archeopteryga a neptačích dinosaurů jsou na spodním okraji rozmezí pozorovaného u žijících endotermů a odpovídají zhruba vačnatcům. To autoři současné studie obcházejí prohlášením, že "opravdu homoiotermičtí a endotermičtí" jsou ze savců pouze placentálové.

2.4 Sbohem zuby, vítej zobáku

    Ztráta zubů u báze neornitů uvolnila dosavadní omezení, která působila na tvar ptačího zobáku. Diverzita tvarů ramfotéky, jakou vidíme u dnešních ptáků – od ibisů přes plameňáky a zejozoby až po člunozobce a tukany – nemá mezi dřívějšími ptáky obdobu, a to platí jako pro ty s ozubeným čenichem, tak pro oněch několik málo výjimek disponujících ramfotékou. Tato exploze nových tvarů, doprovázená navíc objevením zcela nových typů lebeční kineze, byla v podstatě ukončena v polovině kenozoika; z této doby už známe zcela moderně vyhlížející pelikány (Louchart et al. 2011). Některé z vůbec nejzajímavějších experimentů s tvarem zobáku už navíc v dnešní přírodě neuvidíme: to je případ pelagornitidů, jejichž čelisti byly po stranách vybaveny zubovitě tvarovanými výběžky bez jakéhokoli blízkého ekvivalentu u žijících ptáků. Tito tzv. kostěnozubí ptáci dosahovali v rozpětí křídel i šesti metrů (Mayr & Rubilar-Rogers 2010), ekologicky šlo zřejmě o ekvivalent žijících albatrosů (Bourdon 2011) a z fylogenetického hlediska jsou notorickou hádankou, snad spadající do kmenové linie drůbeže (Galloanserae) nebo neognátů jako celku (Mayr 2011). Louchart a Viriot věnují kostěnozubcům a několika dalším podivným vymřelým formám (jako jsou nelétavé listožravé havajské kachny moa-nalo) samostatný rámeček, jeden ze sympatických rysů Trends Ecol Evol. Zmiňují, že vzhledem ke křehkosti stavebního materiálu pseudozubů, totiž kosti, byly tyto struktury nejspíš využívány k chytání kořisti s měkkým tělem. Bez reakce nemohl samozřejmě zůstat nedávný návrh Mayra a Rubila-Rogerse (2010), podle nichž se pseudozuby pelagornitidů mohly nějakým způsobem "napíchnout" na zakonzervované odontogenetické dráhy a tak by vlastně – i přes zásadní strukturní rozdíly, jako je absence zuboviny a usazení v jamkách – byly pravým zubům alespoň na genetické úrovni homologické. Autoři tento poměrně vágní návrh podpořili tvarovou shodou pseudozubů s rudimenty zubů u ta² kuřecích mutantů, které jsou také tvořeny pouze výběžky čelistní kosti. Louchart a Viriot nicméně poukazují na to, že pro takovou částečnou homologii nebyla dosud předložena žádná přesvědčivá evidence, a poznamenávají, že zmiňovaná tvarová shoda není vůbec evidentní.
    Louchart a Viriot v souladu s jinými autory nepochybují o tom, že obrovská diverzita ve tvarech zobáku hrála značnou roli při diverzifikaci moderních ptáků. Podotýkají, že jako nástroj pro příjem potravy je bezzubý zobák minimálně stejně efektivní a flexibilní jako ozubený čenich; v ptačí evoluci byl navíc mnohokrát exaptován ke krmení mláďat, rituálnímu předvádění se a dvoření, komunikaci, péči o peří či dokonce k výrobě a používání nástrojů (Wimpenny et al. 2009). Zdá se, že pro ptáky – přinejmenším ty orniturní – nebylo možné zkombinovat rohovinový zobák se zuby; na fosiliích je vidět, že i při lokální ztrátě zubů bylo bezzubé místo ihned obsazeno ramfotékou. Zdá se tedy, že kauzální vztah mezi přítomností jednoho a absencí druhého je zřejmý: ramfotéka musela nějak potlačit vývoj zubů. Jakmile k tomu jednou došlo, přírodní výběr tuto změnu zřejmě favorizoval. Funkční rozmanitost ramfotéky zřejmě více než vykompenzovala dřívější disparitu chrupu, která se zdá být u bazálních ptáků ve srovnání s téměř uniformním krátkým kuželovitým zobákem velmi vysoká (O'Connor & Chiappe 2011). Louchart a Viriot zdůrazňují, že budoucí výzkum tohoto přechodu bude muset věnovat velkou pozornost pterosaurům, kteří prošli analogickou událostí včetně velmi podobných mezistadií.

Graf znázorňující vzájemné evoluční interakce mezi ztrátou zubů a morfologickými i fyziologickými novinkami, které stojí za úspěchem moderních ptáků (Neornithes). Plné čáry v šipkách značí přímou spojitost, ty čárkované pak méně nápadné vlivy. Pozice jednotlivých rámečků na vodorovné ose zhruba odráží pořadí, v němž byly dané novinky získávány. Autoři spekulují o tom, že za vyhynutí non-neornitních ptáků na rozhraní mezi křídou a paleogénem mohou být částečně zodpovědné jejich údajně nižší metabolické rychlosti, které je činily náchylnější k prudkým změnám klimatu a potravní sítě. (Nepotřebují ovšem bradymetabolici méně potravy než tachymetabolici?) Model se aspoň zčásti může vztahovat i na další linie avialanů, které během křídy prodělaly ztrátu zubů. (Zdroj: Louchart & Viriot 2011: Figure 4)

3. Osteoartróza bazálních oviraptorosaurů

    Velmi zajímavou studii publikovali Rothschild et al. (2012), kterým se povedlo zdokumentovat vůbec nejranější známý případ osteoartrózy u ptáků. Nebo snad ne? Stopy po zmíněném kloubním onemocnění totiž byly zaznamenány u kaudipteryga, což je podle všech fylogenetických analýz bazální oviraptorosaur. Jak už bylo zmíněno výše, o oviraptorosauří fylogenetické pozici v rámci dinosaurů se vedou spory. Konzervativní pohled je klade jako sesterskou skupinu ke kladu (deinonychosauři + Archaeopteryx + všichni odvozenější ptáci); několik autorů ovšem navrhlo, že by ve skutečnosti mohlo jít o druhotně nelétavé potomky ptáků odvozenějších než Archaeopteryx (Maryańska et al. 2002; Lü et al. 2002). Pozdější a rozsáhlejší fylogenetické studie takovou možnost nepotvrdily, máme ale dobrý důvod očekávat, že s ní zase někdo co nevidět přijde.
    Je ale docela nepravděpodobné, že by se Rothschild a spol. o fylogenetickou pozici oviraptorosaurů nějak blíže zajímali. V jejich tříčlenném týmu totiž figuruje i známý BANDita Larry Martin, známý např. svou obhajobou údajného "peří" longiskvamy. Martin a jeho kolegové prodělali v uplynulých 30 letech podivuhodný posun: zatímco v 80. letech se urputně bránili tomu, že by dromeosauridi a další "raptoři" měli cokoli společného s ptáky, jakmile byla ke konci devadesátých let od těchto skupin zdokumentována přítomnost zcela moderního peří s pevným ostnem a kompaktním praporem, obrátili o 180 stupňů a začali tvrdit, že vlastně vůbec nejde o ptákům-podobné dinosaury, nýbrž o druhotně nelétavé ptáky, kteří jsou s dinosaury pouze konvergentní. Tato donebevolající ukázka vědecké nepoctivosti schytala od zastánců dinosaur-bird linku nálepku MANIAC, tj. "Maniraptorans Are Not In Actuality Coelurosaurs".
    Jako někomu, kdo má z dotyčné studie k dispozici pouze abstrakt, mi nezbývá než doufat, že tato úchylná fylogenetická stanoviska jejích autorů nijak neovlivňují vlastní téma výzkumu. Autoři píší, že osteoartróza je velice vzácná u savců (trpí ji méně než 1% divoké populace), zatímco u ptáků frekvence jejího výskytu silně kolísá mezi jednotlivými taxony v rozmezí 0 až 25%. Obecně přitom platí, že největší taxony vykazují toto zánětlivé onemocnění nejméně, takže např. u "běžců" (pštrosů a dalších nelétavých paleognátů) se nevyskytuje skoro vůbec. Rothschild et al. (2012) nyní ověřují, zda totéž platilo i v minulosti: podívali se na velký populační vzorek kaudipterygů (což docela překvapilo diskutující na DML – zatímco fakt, že množství odkrytých exemplářů anchiornise a konfuciusornise se počítá na stovky i tisíce, je obecně známý, o kaudipterygovi taková informace zatím publikována nebyla) a prohledali je na známky osteoartrózy, které také brzy našli - u více než 30% exemplářů. Vzhledem ke svému spodnokřídovému stáří (asi 125 milionů let) představuje Caudipteryx vůbec nejstarší dosud doložený výskyt tohoto onemocnění – dosavadním rekordmanem byl asi o 20 milionů let mladší iguanodontid. Autoři rovněž srovnávají výskyt osteoartrózy u kaudipteryga s dalšími druhohorními dinosaury (oni by jistě řekli "ptáky"), především s daleko menším mikroraptorem. U něj osteoartróza postihovala méně než 1% populace, což znamená, že vztah mezi tělesnými rozměry a výskytem onemocnění zde byl opačný než u moderních ptáků.
    Autoři začínají být nevěrohodní v okamžiku, kdy se snaží tento nesoulad vysvětlit. Podle nich Microraptor byl na rozdíl od kaudipteryga stromovým, nikoli pozemním zvířetem (potud dobré), a přistávání na kmenech stromů nemělo tolik namáhat kotníkový kloub. Sílu nárazu prý pomohla absorbovat "sprawling posture", zřejmě taková, s jakou zvíře zrekonstruovali Alexander et al. (2010), tj. se stehenními kostmi vychýlenými klidně i o 70° od vertikály. Co na tom, že taková pozice by podle všeho, co o dromeosauridí pánvi víme, vedla k vykloubení femorální hlavice z kyčelní jamky – chceme-li popírat, že ptáci vznikli uvnitř kladu, který už nějakých těch 80 milionů let vzpřímený parasagitální postoj ovládal, nic jiného nám asi nezbývá. Pokud tedy mikroraptora od osteoartrózy chránil způsob života (který není zas tak jistý, jak autoři naznačují) a držení těla (které nebylo biomechanicky možné), v případě kaudipteryga je vysvětlení ještě lepší: na kloubní onemocnění hodně trpěl, protože... byl nelétavý a žil na zemi. Úplně stejně jako pštrosi, které osteoartróza téměř nepostihuje. Jak z toho ven? Jednoduše:

This means that the adaptation for terrestrial locomotion seen in Caudipteryx developed de novo in that genus and may not have been perfected to a point that prevented development of osteoarthritis. 

Rothschild et al. 2012: Discussion

    ... což je samozřejmě čirá spekulace. I kdyby Caudipteryx skutečně druhotně nelétavý byl, jakože to v současnosti není vůbec jisté a pravděpodobnější se zdá být opačná možnost, nemáme vůbec ponětí o tom, v jakém časovém rámci jeho předci let ztráceli a zda na to měli více či méně času než různí dnešní "běžci".

4. Vymření datla knížecího

    Datel knížecí (Campephilus principalis) je oblíbenou ukázkou destruktivního vlivu, jaké má na ptačí diverzitu ničení životního prostředí – ovšem se šťastným koncem. Datel knížecí se vyskytoval v hojných počtech v lesích na Kubě a jihovýchodě Spojených států ještě v době, kdy John Audubon psal své legendární Birds of America (přelom 20. a 30. let 19. století). Díky těžbě dřeva a intenzivnímu odchytu ho ale za pouhých 100 let na to potkal stejný osud, který už před tím zaznamenali ptáci moa, sloní ptáci z Madagaskaru, havajské nelétavé kachny, dronte mauricijský, alka velká a desítky nelétavých chřástalů rozptýlených po pacifických ostrovech. Poslední ověřené pozorování pochází z roku 1944 (Snyder et al. 2009; Roberts et al. 2010), všechna další už sklouzla do kategorie kryptozoologie.

Audubonova ilustrace datla knížecího. (Zdroj: birdwatchingdaily.com)

    Podobné příběhy zřídkakdy mívají dobré konce, občas nicméně ano (slípka takahe – brzy se mimochodem objeví na blogu) a datel knížecí se zdál být jedním z nich. V roce 2004 bylo v přírodní rezervaci Cache River National Wildlife Refuge pořízeno video, na němž byl zběžně zachycen pták vzhledem velmi podobný C. principalis. Týmu z ornitologické laboratoře Cornellovy univerzity (který se na možné přežití ptáka specializuje a založil mu i vlastní web shrnující anekdotická pozorování, výroční zprávy a nashromážděné důkazy) se povedlo publikovat v Science práci, která záznam předložila jako definitivní důkaz přežití datla knížecího (Fitzpatrick et al. 2005). Reakce nezávislých výzkumníků nicméně upozornily na možnost, že video zachycuje sympatrického datla chocholatého (Dryocopus pileatus) s podobnými rozměry (Sibley et al. 2006), čímž byla celá otázka vymření znovu otevřena. O citlivé téma jde i proto, že arkansaské pozorování u roku 2004 přimělo Fish and Wildlife Service Spojených států k navržení rozsáhlé akce na záchranu datla knížecího, jejíž náklady jdou do milionů dolarů (USFWS 2010).
    Určit vymření konkrétního taxonu by se mohlo zdát úkolem poměrně triviálním, zvlášť v případě, že mu bylo věnováno tolik pozornosti jako velkému americkému datlovi. Jak ale ukazují např. práce Jareda Diamonda – ty popularizační (Třetí šimpanz) i ty technické – pravý opak je pravdou. Nejasný zůstává v podobných situacích i protokol výzkumu, konkrétně to, zda by mělo být nulovou hypotézou přežití, nebo vymření (Diamond 1987). A zde se dostáváme k hlavnímu tématu podkapitolky dnešního článku, totiž dvěma novým studiím z Conservation Biology (Gotelli et al. 2012; Solow et al. 2012). Obě analyzují otázku přežití datla knížecího různými metodami, zároveň však obě docházejí ke stejnému pesimistickému závěru: pták vymřel a není nic, co bychom s tím mohli udělat.
    Gotelli et al. (2012) si ve svém výzkumu všímají toho, z jakých let bylo získáno 239 exemplářů datla knížecího rozmístěných dnes po amerických muzeích. První exemplář z jejich sbírky pochází z roku 1853, ten poslední z roku 1932. Autoři stanovují veličinu p, která odpovídá pravděpodobnosti spatření datla knížecího v jednom čtyřletém intervalu a jejíž hodnota je rovna 1/N, kde N je velikost populace ptáka v tomto intervalu. Podle Poissonova procesu pak počítají pravděpodobnost, s jakou datel v závislosti na velikosti populace přežije do dalšího čtyřletého intervalu. Výsledkem jsou extrémně deprimující počty: pokud by v letech 1929 až 1932 žilo  v severoamerických lesích 100 datlů, v letech 1977 až 1980 by pravděpodobnost dalšího přežití taxonu klesla pod 0,01. Aby přežil s touto nebo větší pravděpodobností přežil do roku 2008, muselo by na přelomu dvacátých a třicátých let žít padesát tisíc jedinců. Skutečná hodnota se přitom odhaduje na 22.
    Druhý tým výzkumníků (Solow et al. 2012) publikoval ještě techničtější práci, v níž se to jen hemží Poissonovými procesy a Bayesovými faktory. Ve skutečnosti využívají jednoduchou myšlenku: hodně anekdot dá dohromady data. Do své práce zahrnuli 39 ověřených a 29 neověřených pozorování datla knížecího z let 1897 až 2010, přičemž nasazení bayesovských metod umožňuje vůbec poprvé umožňuje neověřená pozorování kvantitativně analyzovat, aniž bychom s nimi museli pracovat stejně jako s těmi spolehlivými či je kompletně ignorovat. Výsledkem je křivka posteriorní pravděpodobnosti kompletního vymření (viz níže), která má – za předpokladu, že k této události došlo mezi roky 1897 a 2010 – lokální maxima v letech 1944, 1952 a 1988. Bayesův faktor, který srovnává dva modely (v tomto případě tedy přežití a nepřežití datla knížecího) podle toho, s jakou pravděpodobností vyprodukují pozorovaná data, má hodnotu 4,03 ve prospěch vymření, což lze považovat za slušnou (ačkoli ne velmi silnou) podporu. Pokud přijmeme, že priorní pravděpodobnost (v tomto případě pravděpodobnost vyhynutí) je uniformní, zvýší se Bayesův faktor dokonce na 4,97.

Rozdělení posteriorní pravděpodobnosti pro dobu vyhynutí datla knížecího. Výchozím předpokladem je, že k této události došlo mezi roky 1897 a 2010. (Zdroj: Solow et al. 2012: Figure 1)

    Na serveru birdwatchingdaily.com Gotelli komentuje skutečnost, že jeho i Solowův tým podložili stejný závěr odlišnými přístupy, jakou silnou evidenci pro vymření datla knížecího. Dvojice nových prací přesvědčila i dotázaného nezávislého experta, ne však Bobbyho Harrisona, jehož arkansaské pozorování z roku 2004 spustilo celý poprask okolo datlova přežití:

They can do all the math they want, but that doesn’t negate what I’ve seen.

— Bobby R. Harrison pro birdwatchingdaily.com

5. Acknowledgments

Děkuji J. Zrzavému za zaslání fulltextů pro Louchart & Viriot (2011) a Matzke et al. (2012).

Zdroje:

• http://scienceblogs.com/tetrapodzoology/2011/05/darwinopterus_pterosaur_babies.php
• http://cs.birdwatchingdaily.com/BRDCS/.../ivory-billed-woodpecker-is-extinct...aspx
• Alexander DE, Gong E, Martin LD, Burnham DA, Falk AR 2010 Model tests of gliding with different hindwing configurations in the four-winged dromaeosaurid, Microraptor gui. Proc Natl Acad Sci USA 107(7): 2972–6
• Alfaro ME, Santini F, Brock C, Alamillo H, Dornburg A, Rabosky DL, Carnevale G, Harmon LJ 2009 Nine exceptional radiations plus high turnover explain species diversity in jawed vertebrates. Proc Natl Acad Sci USA 106(32): 13410–4
• Amiot R, Lécuyer C, Buffetaut E, Escarguel G, Fluteau F, Martineau F 2006 Oxygen isotopes from biogenic apatites suggest widespread endothermy in Cretaceous dinosaurs. Earth Planet Sci Lett 246: 41–54
• Bourdon E 2011 The Pseudo-toothed Birds (Aves, Odontopterygiformes) and their bearing on the early evolution of modern birds. 209–34 in Dyke GJ, Kaiser G, eds. Living Dinosaurs: The Evolutionary History of Modern Birds. London: Wiley & Sons, Ltd.
• Brown JW, van Tuinen M 2011 Evolving perceptions on the antiquity of the modern avian tree. 306–24 in Dyke GJ, Kaiser G, eds. Living Dinosaurs: The Evolutionary History of Modern Birds. London: Wiley & Sons, Ltd.
• Chinsamy A, Chiappe LM, Dodson P 1995 Mesozoic avian bone microstructure: physiological implications. Paleobiol 21(4): 561–74
• Choiniere JN, Xu X, Clark JM, Forster CA, Guo Y, Han F-L 2010 A basal alvarezsauroid theropod from the Early Late Jurassic of Xinjiang, China. Science 327(5965): 571–4
• Chojnowski JL, Kimball RT, Braun EL 2008 Introns outperform exons in analyses of basal avian phylogeny using clathrin heavy chain genes. Gene 410: 89–96
• Churakov G, Grundmann N, Kuritzin A, Brosius J, Makałowski W, Schmitz J 2010 A novel web-based TinT application and the chronology of the primate Alu retroposon activity. BMC Evol Biol 10: 376
• Claessens LPAM, O'Connor PM, Unwin DM 2009 Respiratory evolution facilitated the origin of pterosaur flight and aerial gigantism. PLoS ONE 4(2): e4497
• Diamond JM 1987 Extant unless proven extinct? Or, extinct unless proven extant? Conserv Biol 1(1): 77–9
• Erickson GM, Rauhut OWM, Zhou Z, Turner AH, Inouye BD, Hu D-Y, Norell MA 2009 Was dinosaurian physiology inherited by birds? Reconciling slow growth in Archaeopteryx. PLoS ONE 4(10): e7390
• Ericson PGP, Anderson CL, Britton T, Elżanowski A, Johansson US, Källersjö M, Ohlson JI, Parsons TJ, Zuccon D, Mayr G 2006 Diversification of Neoaves: Integration of molecular sequence data and fossils. Biol Lett 2(4): 543–7
• Fitzpatrick JW, Lammertink M, Luneau MD Jr, Gallagher TW, Harrison BR, Sparling GM,  Rosenberg KV, Rohrbaugh RW, Swarthout ECH, Wrege PH, Swarthout SB, Dantzker MS, Charif RA, Barksdale TR, Remsen JV Jr, Simon SD, Zollner D 2005 Ivory-billed Woodpecker (Campephilus principalis) persists in continental North America. Science 308(5727): 1460–2
• Gauthier JA, de Queiroz K 2001 Feathered dinosaurs, flying dinosaurs, crown dinosaurs, and the name "Aves". 7–41 in Gauthier JA, Gall LF, eds. New Perspectives on the Origin and Early Evolution of Birds: Proceedings of the International Symposium in Honor of John H. Ostrom. New Haven: Peabody Mus Nat Hist, Yale Univ
• Gotelli NJ, Chao A, Colwell RK, Hwang W-H, Graves GR 2012 Specimen-based modeling, stopping rules, and the extinction of the Ivory-Billed Woodpecker. Conserv Biol 26(1): 47–56
• Hackett SJ, Kimball RT, Reddy S, Bowie RC, Braun EL, Braun MJ, Chojnowski JL, Cox WA, Han K, Harshman J, Huddleston CJ, Marks BD, Miglia KJ, Moore WS, Sheldon FH, Steadman DW, Witt CC, Yuri T 2008 A phylogenomic study of birds reveals their evolutionary history. Science 320(5884): 1763–8
• Han K-L, Braun EL, Kimball RT, Reddy S, Bowie RCK, Braun MJ, Chojnowski JL, Hackett SJ, Harshman J, Huddleston CJ, Marks BD, Miglia KJ, Moore WS, Sheldon FH, Steadman DW, Witt CC, Yuri T 2011 Are transposable element insertions homoplasy free? An examination using the avian tree of life. Syst Biol 60(3): 375–86
• Harris MP, Hasso SM, Ferguson MWJ, Fallon JF 2006 The development of archosaurian first generation teeth in a chicken mutant. Curr Biol 16: 371–7
• Hillenius WJ 2004 Evidence for a late evolution of avian endothermy and implications for the origin of feathers. 28 in Buffetaut E, Le Loeuff J, eds. Sixth International Meeting of the Society of Avian Paleontology and Evolution: Abstracts. France: Quillan
• Hu D-Y, Li L, Hou L-H, Xu X 2011 A new enantiornithine bird from the Lower Cretaceous of western Liaoning, China. J Vert Paleont 31(1): 154–61
• Kollar EJ, Fisher C 1980 Tooth induction in chick epithelium: expression of quiescent genes for enamel synthesis. Science 207(4434): 993–5
• Livezey BC, Zusi RL 2007 Higher-order phylogeny of modern birds (Theropoda, Aves: Neornithes) based on comparative anatomy: II. – Analysis and discussion. Zool J Linn Soc 149(1): 1–95
• Louchart A, Tourment N, Carrier J 2011 The earliest known pelican reveals 30 million years of evolutionary stasis in beak morphology. J Ornithol 152: 15–20
• Louchart A, Viriot L 2011 From snout to beak: the loss of teeth in birds. Trends Ecol Evol 26(12): 663–73
• Lü J-C, Dong Z, Azuma Y, Barsbold R, Tomida Y 2002 Oviraptorosaurs compared to birds. 175–89 in Zhou Z, Zhang F, eds. Proceedings of the 5th Symposium of the Society of Avian Paleontology and Evolution. Beijing: Beijing Science Press
• Lü J-C, Huang D, Qiu L-C 2005 The pectoral girdle and the forelimb of Heyuannia (Dinosauria: Oviraptorosauria). 256–73 in Carpenter K, ed. The Carnivorous Dinosaurs. Bloomington: Indiana Univ Press
• Lü J-C, Unwin DM, Deeming DC, Jin X, Liu Y-Q, Ji Q 2011 An egg-adult association, gender, and reproduction in pterosaurs. Science 331(6015): 321–4
• Maryańska T, Osmólska H, Wolsan M 2002 Avialan status for Oviraptorosauria. Acta Palaeont Pol 47(1): 97–116
• Matzke A, Churnakov G, Berkes P, Arms EM, Kelsey D, Brosius J, Kriegs JO, Schmitz J 2012 Retroposon insertion patterns of neoavian birds: strong evidence for an extensive incomplete lineage sorting era. Mol Biol Evol doi:10.1093/molbev/msr319
• Mayr G 2009 Paleogene Fossil Birds. Heidelberg: Springer
• Mayr G 2011 Cenozoic mystery birds – on the phylogenetic affinities of bony-toothed birds (Pelagornithidae). Zool Scr 40(5): 448–67
• Mayr G, Rubilar-Rogers D 2010 Osteology of a new giant bony-toothed bird from the Miocene of Chile, with a revision of the taxonomy of Neogene Pelagornithidae. J Vert Paleont 30(5): 1313—30
• Nudds RL, Dyke GJ 2010 Narrow primary feather rachises in Confuciusornis and Archaeopteryx suggest poor flight ability. Science 328(5988): 887–9
• O’Connor JK, Chiappe LM 2011 A revision of enantiornithine (Aves: Ornithothoraces) skull morphology. J Syst Palaeont 9 135–57
• Organ CL, Shedlock AM 2009 Palaeogenomics of pterosaurs and the evolution of small genome size in flying vertebrates. Biol Lett 5(1): 47–50
• Padian K, Horner JR 2004 Dinosaur physiology. 660–71 in Weishampel DB, Dodson P, Osmólska H, eds. The Dinosauria, Second Edition. Berkeley (CA): California Univ Press
• Paul GS 2002 Dinosaurs of the air: the evolution and loss of flight in dinosaurs and birds. John Hopkins Univ Press, 460 p
• Pontzer H, Allen V, Hutchinson JR 2009 Biomechanics of running indicates endothermy in bipedal dinosaurs. PLoS ONE 4(11): e7783
• Roberts DL, Elphick CS, Reed JM 2010 Indentifying anomalous reports of putatively extinct species and why it matters. Conserv Biol 24(1): 189–196
• Rothschild BM, Zheng X-T, Martin LD 2012 Osteoarthritis in the early avian radiation: earliest recognition of the disease in birds. Cretac Res doi:10.1016/j.cretres.2011.12.008
• Schmitz J, Zischler H. 2002 Molecular cladistic markers and the infraordinal phylogenetic relationships of primates. 65–77 in Kay RF, Ross C, eds. Anthropoid Origins: New Visions. Nw York: Kluwer Acad Press
• Senter P 2006 Scapular orientation in theropods and basal birds, and the origin of flapping flight. Acta Palaeont Pol 51(2): 305–13
• Sibley DA, Bevier LR, Patten MA, Elphick CS 2006 Comment on “Ivory-billed Woodpecker (Campephilus principalis) persists in continental North America.” Science 311(5767): 1555
• Snyder NFR, Brown DE, Clark KB 2009 The travails of two woodpeckers: Ivory-bills and Imperials. Albuquerque: Univ of New Mexico Press
• Solow A, Smith W, Burgman M, Rout T, Wintle B, Roberts D 2012 Uncertain sightings and the extinction of the Ivory-Billed Woodpecker. Conserv Biol 26(1): 180–4
• Suh A, Paus M, Kiefmann M, Churakov G, Franke FA, Brosius J, Kriegs JO, Schmitz J 2011 Mesozoic retroposons reveal parrots as the closest living relatives of passerine birds. Nature Comms 2: 443
• USFWS (U.S. Fish and Wildlife Service) 2010 Recovery plan for the Ivory-billed Woodpecker (Campephilus principalis). Atlanta: USFWS
• van Tuinen M 2009 Birds (Aves). 409–11 in Hedges SB, Kumar S, eds. The timetree of life. Oxford: Oxford Univ Press
• Wiens JJ 2011 Re-evolution of lost mandibular teeth in frogs after more than 200 million years, and re-evaluating Dollo’s law. Evolution 65(5): 1283–96
• Wimpenny JH, Weir AAS, Clayton L, Rutz C, Kacelnik A 2009 Cognitive processes associated with sequential tool use in New Caledonian Crows. PLoS ONE 4: e6471
• Witmer LM, Chatterjee S, Franzosa J, Rowe T 2003 Neuroanatomy of flying reptiles and implications for flight, posture and behaviour. Nature 425(6961): 950–3
• Xu X, You H-L, Du K, Han F-L 2011 An Archaeopteryx-like theropod from China and the origin of Avialae. Nature 475(7357): 465–70