Wie Vögel ihre Flügel bekamen

Moderne flugfähige Vögel haben alle eine spezielle Flügelstruktur namens Propatagium, ohne die sie nicht fliegen könnten. Der evolutionäre Ursprung dieser Struktur ist ein Rätsel geblieben, aber neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sie sich in Nicht-Vogel-Dinosauriern entwickelt hat. Das Ergebnis stammt aus statistischen Analysen von in Fossilien erhaltenen Armgelenken und hilft, einige Wissenslücken über den Ursprung des Vogelflugs zu schließen.

Seit langem wissen wir, dass sich moderne Vögel aus bestimmten Abstammungslinien von Dinosauriern entwickelt haben, die vor Millionen von Jahren gelebt haben. Dies hat die Forscher dazu veranlasst, sich Dinosaurier anzusehen, um einige der einzigartigen Merkmale von Vögeln zu erklären, zum Beispiel Federn, Knochenstruktur und so weiter. Aber es gibt etwas Besonderes an den Flügeln von Vögeln, das das Interesse der Forscher am Department of Earth and Planetary Science der Universität Tokio geweckt hat.

„An der Vorderkante eines Vogelflügels befindet sich eine Struktur namens Propatagium, die einen Muskel enthält, der Schulter und Handgelenk verbindet, der den Flügelschlag unterstützt und den Vogelflug ermöglicht“, sagte Associate Professor Tatsuya Hirasawa.

„Es wird nicht in anderen Wirbeltieren gefunden, und es wurde auch festgestellt, dass es bei flugunfähigen Vögeln verschwunden ist oder seine Funktion verloren hat, einer der Gründe, warum wir wissen, dass es für das Fliegen unerlässlich ist. Um also zu verstehen, wie sich das Fliegen bei Vögeln entwickelt hat, müssen wir wissen, wie Das Propatagium hat sich weiterentwickelt. Dies hat uns dazu veranlasst, einige entfernte Vorfahren moderner Vögel, Theropoden-Dinosaurier, zu erforschen.

Theropoden-Dinosaurier wie Tyrannosaurus rex und Velociraptor hatten Arme, keine Flügel. Wenn die Wissenschaftler Beweise für ein frühes Beispiel des Propatagiums in diesen Dinosauriern finden könnten, würde dies helfen zu erklären, wie der moderne Vogelzweig des Lebensbaums von Armen zu Flügeln überging.

Es ist jedoch nicht so einfach, da das Propatagium aus Weichteilen besteht, die nicht gut versteinern, wenn überhaupt, so dass direkte Beweise möglicherweise nicht gefunden werden können. Stattdessen mussten die Forscher einen indirekten Weg finden, um das Vorhandensein oder Fehlen eines Propatagiums in einer Probe zu identifizieren.

„Die Lösung, die wir gefunden haben, um das Vorhandensein eines Propatagiums zu beurteilen, bestand darin, Daten über die Winkel der Gelenke entlang des Arms oder Flügels eines Dinosauriers oder Vogels zu sammeln“, sagte Yurika Uno, eine Doktorandin in Hirasawas Labor.

„Bei modernen Vögeln können sich die Flügel aufgrund des Propatagiums nicht vollständig ausdehnen, was den Bereich der möglichen Winkel zwischen den Verbindungsabschnitten einschränkt. Wenn wir einen ähnlich spezifischen Satz von Winkeln zwischen den Gelenken in Dinosaurierexemplaren finden könnten, können wir ziemlich sicher sein, dass auch sie einen besaßen propatagium. Und durch quantitative Analysen der versteinerten Haltungen von Vögeln und Nicht-Dinosauriern fanden wir die verräterischen Bereiche der Gelenkwinkel, auf die wir gehofft hatten.“

Basierend auf diesem Hinweis fand das Team heraus, dass sich das Propatagium wahrscheinlich in einer Gruppe von Dinosauriern entwickelt hat, die als Maniraptoran-Theropoden bekannt sind, einschließlich des berühmten Velociraptor. Dies wurde bestätigt, als die Forscher das Propatagium in konservierten Weichteilfossilien identifizierten, darunter die des gefiederten Oviraptorosauriers Caudipteryx und des geflügelten Dromaeosaurier Microraptor. Alle Exemplare, in denen sie es fanden, existierten vor der Evolution des Fliegens in dieser Linie.

Diese Forschung bedeutet, dass nun bekannt ist, wann das Propatagium entstanden ist, und es führt die Forscher zur nächsten Frage, wie es entstanden ist. Warum diese speziellen Theropodenarten eine solche Struktur benötigten, um sich besser an ihre Umgebung anzupassen, könnte eine schwieriger zu beantwortende Frage sein.

Das Team hat bereits damit begonnen, mögliche Verbindungen zwischen den fossilen Beweisen und der embryonalen Entwicklung moderner Wirbeltiere zu untersuchen, um zu sehen, ob dies Licht ins Dunkel bringen wird. Das Team glaubt auch, dass einige Theropoden das Propatagium möglicherweise nicht aufgrund des Drucks entwickelt haben, fliegen zu lernen, da ihre Vorderbeine zum Greifen von Objekten und nicht zum Fliegen gemacht wurden.

„Dinosaurier, die in populären Medien dargestellt werden, werden immer genauer“, sagte Hirasawa. „Zumindest sehen wir jetzt Merkmale wie Federn, aber ich hoffe, dass wir bald eine noch aktuellere Darstellung sehen können, wo auch Theropoden ihr Propatagium haben.“

Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Zoologische Briefe.