Es ist heute allgemein anerkannt, dass Vögel von Dinosauriern abstammen. Es versteht sich auch, dass dieser Übergang einige der dramatischsten Transformationen in morphologischer, funktioneller und ökologischer Hinsicht umfasst, wodurch schließlich der charakteristische Körperplan des Vogels entsteht.
Paläontologen kämpfen jedoch immer noch darum zu verstehen, wie dieses fantastische evolutionäre Ereignis stattgefunden hat.
Jetzt verkompliziert ein neues, vollständiges, 120 Millionen Jahre altes Vogelfossil aus China dieses Problem weiter, indem es einen dinosaurierähnlichen Schädel zeigt, der mit einem vogelähnlichen Körper artikuliert ist. Darüber hinaus bewahrt das fossile Exemplar mit dem Namen Cratonavis zhui ein überraschend langgestrecktes Schulterblatt und einen ersten Mittelfußknochen, wodurch es sich von allen anderen Vögeln, einschließlich fossiler, abhebt.
Die Studie, erschienen in Naturökologie & Evolution am 2. Januar, wurde von Paläontologen des Instituts für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie (IVPP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften durchgeführt.
Cratonavis ist im Evolutionsbaum der Vögel zwischen dem eher reptilienartigen langschwänzigen Archaeopteryx und den Ornithothoraces (die bereits viele Merkmale moderner Vögel entwickelt hatten) positioniert.
Digitale Rekonstruktion des 120 Millionen Jahre alten Vogels Cratonavis zhui. Bildnachweis: Wang Min
Um den fossilen Schädel zu untersuchen, verwendeten die Wissenschaftler zunächst hochauflösende Computertomographie (CT)-Scans. Anschließend entfernten sie die Knochen digital aus ihrem Felsengrab und rekonstruierten die ursprüngliche Form und Funktion des Schädels.
Das Ergebnis zeigt, dass der Cratonavis-Schädel morphologisch fast identisch mit dem von Dinosauriern wie Tyrannosaurus rex ist, anstatt vogelähnlich zu sein. „Die primitiven Schädelmerkmale sprechen dafür, dass die meisten Kreidevögel wie Cratonavis ihren oberen Schnabel nicht unabhängig von Gehirn und Unterkiefer bewegen konnten, eine funktionelle Innovation, die unter lebenden Vögeln weit verbreitet ist und zu ihrer enormen ökologischen Vielfalt beiträgt“, sagte er Dr. Li Zhiheng, ein Hauptautor der Studie.
In Bezug auf das bizarre Schulterblatt und den Mittelfußknochen bei Cratonavis sagte Dr. Wang Min, ein leitender und korrespondierender Autor dieser Studie: „Das Schulterblatt ist für den Vogelflug funktionell von entscheidender Bedeutung und vermittelt Stabilität und Flexibilität. Wir verfolgen Veränderungen des Schulterblatts über den Theropoden-Vogel-Übergang, und postulieren, dass das längliche Schulterblatt den mechanischen Vorteil des Muskels für die Retraktion/Rotation des Oberarmknochens verstärken könnte, was den insgesamt unterentwickelten Flugapparat bei diesem Frühaufsteher kompensiert, und diese Unterschiede stellen morphologische Experimente im volanten Verhalten in der Frühzeit des Vogels dar Diversifikation.“
Die neue Studie zeigt, dass der erste Mittelfußknochen während des Dinosaurier-Vogel-Übergangs einer Selektion unterzogen wurde, die einen kürzeren Knochen bevorzugte. Es verlor dann seine evolutionäre Labilität, sobald es seine optimale Größe erreicht hatte, weniger als ein Viertel der Länge des zweiten Mittelfußknochens.
„Bei mesozoischen Vögeln und ihren Dinosaurierverwandten war jedoch eine erhöhte evolutionäre Labilität vorhanden, die möglicherweise aus widersprüchlichen Anforderungen resultierte, die mit der direkten Verwendung des Hallux bei der Fortbewegung und Nahrungsaufnahme verbunden waren“, sagte Co-Autor Dr. Thomas Stidham. Für Cratonavis stammt ein solch langgestreckter Hallux wahrscheinlich von der Selektion für Raubtierverhalten.
Die abweichenden Morphologien des Schulterblatts und der Mittelfußknochen, die in Cratonavis erhalten sind, unterstreichen die Breite der Skelettplastizität bei Frühaufstehern, sagte Co-Autor Dr. Zhou Zhonghe. Änderungen in diesen Elementen im gesamten Theropodenbaum zeigen eine kladenspezifische evolutionäre Labilität, die sich aus dem Zusammenspiel von Entwicklung, natürlicher Selektion und ökologischen Möglichkeiten ergibt.
Mehr Informationen:
Zhiheng Li et al., Entkopplung von Schädel und Skelett bei einem Kreidevogel mit einzigartigen Appendikularmorphologien, Naturökologie & Evolution (2023). DOI: 10.1038/s41559-022-01921-w