לכל הציפורים המודרניות שמסוגלות לעוף יש מבנה כנף ייחודי, שבלעדיו הן לא יכלו לעוף. עד כה מקורו האבולוציוני של מבנה זה נותר בגדר תעלומה, אך כעת נראה כי היא נפתרה באמצעות האופן שבו התפתח אותו מבנה בקרב דינוזאורים שאינם עפים. למעשה, ניתוחים סטטיסטיים של מפרקי זרועות שנשמרו במאובנים עזרו לחוקרים למלא את הפער שנוצר בידע על אודות מקור מעוף הציפורים.
3 צפייה בגלריה
ציר הזמן שהוביל ליכולתן של ציפורים מודרניות לעוף
(איור: Yurika Uno and Tatsuya Hirasawa)
כבר זמן רב שהדעה הרווחת בקרב החוקרים היא שציפורים מודרניות התפתחו משושלות מסוימות של דינוזאורים שחיו לפני מיליוני שנים. הנחת היסוד הזו הובילה אותם לבחון דינוזאורים כדי להסביר כמה מהתכונות הייחודיות לציפורים, בין היתר נוצות ומבנה עצמות. עם זאת, יש משהו מיוחד בכנפי הציפורים שעורר את התעניינותם של החוקרים מהמחלקה למדעי כדור הארץ ומדעים פלנטריים באוניברסיטת טוקיו.
"קרום הכנף מחולק לשלושה חלקים, כשהאמצעי שבהם נקרא פרופטאגיום (propatagium), חלק קטן שנמתח משורש כף היד ועד בסיס הצוואר, ונתמך על ידי עצם ה-pteroid, שעוזר לכנף להתנפנף ומאפשר את מעוף הציפורים", הסביר פרופ' טטסויה היראסוואה מאוניברסיטת טוקיו, שנמנה על מחברי המחקר. "מבנה זה לא קיים בבעלי חוליות אחרים, וגם לא בקרב ציפורים חסרות מעוף, כשאחת הסיבות לכך היא שמדובר בגורם חיוני לתעופה. לכן, כדי להבין כיצד התפתח מעוף הציפורים, היה עלינו להבין כיצד התפתח המבנה, לרבות הפרופטאגיום. זה מה שהניע אותנו לחקור כמה אבות רחוקים של ציפורים מודרניות - דינוזאורים תרופודים".
תרופודה היא תת-סדרה של דינוזאורים דו-רגליים מסדרת בעלי אגן דמוי לטאה - אחת מקבוצות הדינוזאורים המגוונות ביותר שבה נכללים טורפים, אוכלי דגים, צמחוניים ואוכלי-כל, ביניהם טירנוזאורוס רקס וולוצירפטור, להם היו זרועות ולא כנפיים. כל מבוקשם של החוקרים היה לנסות ולמצוא עדות מוקדמת של פרופטאגיום בדינוזאורים אלה, כדי להסביר כיצד ענף העופות המודרני של עץ החיים המיר את הזרועות בכנפיים.
עם זאת, זה לא כל כך פשוט, שכן הפרופטאגיום מורכב מרקמות רכות שאינן מתאבנות היטב, אם בכלל, כך שלחוקרים היה ברור כי ייתכן שלא ניתן יהיה למצוא ראיות ישירות. במקום זאת, הם נאלצו למצוא דרך עקיפה לזהות את נוכחותו או היעדרו של הפרופטאגיום בדגימה שביצעו במחקר שפורסם בכתב העת Zoological Letters. "הפתרון שהצענו כדי להעריך את נוכחותו של הפרופטאגיום היה לאסוף נתונים על זוויות המפרקים לאורך הזרוע, או הכנף, של דינוזאור או ציפור בהתאמה", אמרה יוריקה אונו, סטודנטית לתואר שני במעבדה של היראסוואה. "אצל ציפורים מודרניות, הכנפיים אינן יכולות להיפרש במלואן בגלל חלקי קרום הכנף ובתוכם פרופטאגיום, מה שמגביל את טווח הזוויות האפשרי בין קטעים המחברים את העצמות שבכנף. היה לנו ברור כי אם נמצא מבנה דומה של זוויות בין מפרקי עצמות בדגימות הדינוזאורים, אזי שנוכל להיות בטוחים למדי שגם בהן היה פרופטאגיום. באמצעות ניתוחים כמותיים של מערכי הגוף המאובנים של ציפורים ויצורים נוספים שאינם דינוזאורים מאותה התקופה (דוגמת ארכוזאורים ופטרוזאורים), מצאנו את זוויות המפרקים להן ייחלנו".
3 צפייה בגלריה
השוואה בין זרועות תרופוד (משמאל) וכנפי ציפורים מראה כיצד הפרופטאגיום אפשר סוגים שונים של תנועה
(איור: Yurika Uno and Tatsuya Hirasawa)
בהתבסס על מידע זה, הצוות מצא שהפרופטאגיום התפתח ככל הנראה בקבוצת הדינוזאורים שנקראת מניראפטורים - קבוצה של דינוזאורים מקבוצת הטטנורים שנחשבים לקרובים ביותר לעופות המודרניים וצורתם דומה מעט אליהם, כשכמה ממינים אלה אף נמצאו בעלי כסות נוצות לגופם. את השערתם ביססו החוקרים לאחר שהצליחו לזהות פרופטאגיום במאובני רקמות רכות שהשתמרו, כולל אלו של קאודיפטריקס (עטוי נוצות לגופו) ומיקרורפטור (עטוי נוצות, בעל כנפיים ועם יכולת לעוף). משמעות המחקר היא שכעת ידוע מתי הפרופטאגיום נוצר, מה שמוביל את החוקרים למטרה הבאה, בדבר הגילוי כיצד הוא נוצר, בעוד שמענה על השאלה מדוע מיני התרופודים הספציפיים הללו נזקקו למבנה כזה כדי להסתגל טוב יותר לסביבתם עשויה להיות שאלה שיהיה קשה יותר לענות עליה. צוות המחקר כבר החל לחקור קשרים אפשריים בין עדויות מאובנים והתפתחות עוברית של בעלי חוליות מודרניים כדי לראות האם זה ישפוך אור על הנושא.
