1. oldal

Széles körben elfogadott tény, hogy a madarak őseit a dinoszauruszok között kell keresnünk, de a fejlődés pontos lépéseit számos rejtély övezi, így újabb és újabb kutatások foglalkoznak a témával. A madarak számos jellegzetességének evolúcióját nehéz nyomon követni, a tollak és a repülés módjáról árulkodó izmok ugyanis nem nagyon maradnak fenn a fosszíliákban. Annyit sikerült megállapítani az ilyen szempontból szegényesnek számító leletanyag alapján, hogy a ma élő madarak a Theropodák leszármazottai. Ezek a hüllőmedencéjű, két lábon járó dinoszauruszok elsősorban húsevők voltak, de növényevő, mindenevő és rovarevő csoportjaik is kifejlődtek. A triász késői korszakában jelentek meg, és a kora jura kor, valamint a kréta időszak 65 millió évvel ezelőtti vége között az összes nagy testű húsevő közülük került ki. A madarak közvetlen ősei a jura idején fejlődtek ki a coelurosaurusok (ilyen volt a T. rex is) egy specifikus csoportjából.

A madárrá válás lépéseit tehát nem egyszerű megállapítani. Egy viszonylag újnak számító irányból közelítette meg a problémát egy harvardi tudóscsoport, és eredményeik alapján egészen meglepő dolgokra derült fény a madarak koponyájának kialakulásával kapcsolatban. Első pillantásra nem sok hasonlóság mutatkozik a Tyrannosaurus elnyújtott koponyája és a madarak fejformája közt, de ha a tojásból éppen kikelt állatok fejét vizsgáljuk, akkor már más a helyzet. Úgy tűnik, mintha a madarak dinoszaurusz ősének koponyája egyszer csak „elfelejtett” volna felnőni, valamilyen háttérbeli genetikai változás hatására az embrió, majd később a tojásból kikelt állat koponyájának fejlődése lelassult vagy megállt. A test folytatta fejlődését, és növekedés közben változtatta arányait, a fej csontos része ezt követően azonban csak méretében változott.

Ennek eredményeként a mai madarak koponyája életkoruktól függetlenül olyan, mint az „újszülött” dinoszauruszok koponyaformája. Az evolúció ilyesfajta lefolyásával már találkozhattak ugyan a kutatók a szalamandrák, ecetmuslicák és más élőlények esetében is, de a jelenlegi kutatás két széles körben kedvelt állatcsoporton mutatja be az érdekfeszítő folyamatot.

A madarak kialakulása a legnagyobb evolúciós változások közé tartozik: a madarak „őseiként” számon tartott okos és gyors Theropodák némelyike rendelkezett ugyan tollakkal, de repülni nem voltak képesek, és alapvető viselkedésükben, valamint sebességükben egyáltalán nem hasonlítottak a sokszor akrobatikus könnyedségű mai madarakhoz. A repülés nemcsak anatómiai változásokat igényelt, hanem az addiginál sokkal élesebb érzékszerveket, és kifinomult agyat az ezek által közvetített adatok feldolgozásához. És valóban: a madarak koponyáján relatíve nagy hely van a látószerveknek, és agyuk vizuális központja jóval fejlettebb a szárazföldi állatokban szokásosnál. Ez a fejforma pedig a fiatal dinoszauruszokra jellemző, nem pedig a felnőtt egyedekre.

Ez a hasonlóság tűnt fel a Harvard és az Amerikai Természettudományi Múzeum kutatóinak, és ezért kezdték el alaposabban megvizsgálni a madarak koponyájának evolúcióját. A felfedezéseikről beszámoló tanulmány a Nature oldalain jelent meg. Hipotézisük szerint a madarak növekedési mintázata megváltozott, koponyájuk fejlődése megrekedt, mivel a repüléshez optimálisabb volt a fiatalkori fejforma. Ennek bizonyítása azonban nem egyszerű feladat, mondta el Mark Norell, a kutatás egyik résztvevője. 

2. oldal

Az ötlet tesztelése érdekében CT-felvételeket készítettek számos Theropoda-lelet, madár és krokodil koponyájáról. 45 „alappontot” állapítottak meg a koponyán, és számítógépes elemzéssel igyekeztek rekonstruálni ezen pontok változásait mind az egyedfejlődés, mind pedig az evolúció során. Célunk annak megállapítása volt, hogyan változott a koponya egyedfejlődése az elmúlt 250 millió év során, és ennek alapján próbáltuk megérteni a madárkoponya evolúcióját, mondta el Arkhat Abzhanov, a kutatás vezetője.

Az elemzés alapján a Coelophysis-hez hasonló dinoszauruszok, valamint a krokodilok esetében a koponya jelentős változásokon ment át az állatok egyedfejlődése során. A fiatal élőlények rövid arckoponyával rendelkeztek, agyuk és szemük nagyméretű volt. Felnőttkorra a koponya megnyúlt, és méretéhez képest relatíve kevesebb hely maradt a szemek és az agy számára. A primitív madarak esetében azonban nagyon keveset változott a koponya formája az egyedek növekedése során, és a mai madaraknál is folytatódott ez a trend.

És hogy hogyan „őrizték meg” a madarak a repüléshez optimális koponyaformát? A válasz az egyedfejlődés ütemének drasztikus megváltozásában keresendő Abzhanov szerint. A krokodilok és a dinoszauruszok 7‒10 éves korukra válnak szaporodóképessé, míg a mai madarak 15‒20-szor gyorsabban elérik a felnőttkort, egyes fajok egyedei 12 hetes korukban már képesek utódokat nemzeni, vagyis mire egy madár befejezi a fizikai növekedést, a vele egykorú dinoszaurusz még gyakorlatilag újszülöttnek számít, így a madaraknak koponyájának nincs „ideje” arra, hogy tovább alakuljon.

A természet tehát megváltoztatta egy korai faj egyedfejlődésének ütemét, hogy létrehozza a modern madarat, egy teljesen újfajta élőlényt, amely 10 ezer különböző fajával a legsikeresebb gerinces osztálynak számít, mondja Abzhanov. Ezt a jelenséget, vagyis az életciklus során bekövetkező fejlődési események időzítésének drasztikus megváltozását heterokróniának nevezik a fejlődésbiológiában. Ennek egyik formája a neoténia, amikor egy adott faj felnőtt példánya megtartja a faj fiatalabb egyedeinek egyes jellegzetességeit. Erre számos példát láthatunk az élővilágban, egyes elképzelések szerint mi magunk is a csimpánzok neoténiás faja vagyunk. Az elmélet hívei azzal érvelnek, hogy a fiatal csimpánzok csontszerkezete csaknem megegyezik az emberével, ezen felül az emberek életük végéig megőrzik tanulási képességeiket, melyeket a felnőtt majmok az érés során elveszítenek.

Ha a neoténia elsődlegesen fizikai jegyek megőrződésében nyilvánul meg, azt pedomorfizmusnak nevezzük. Vagyis a felnőtt madarak jobban hasonlítanak őseik fiatal egyedeire, mint a felnőtt dinoszauruszokra, ahogy a felnőtt kutyák is a kölyökfarkasokra emlékeztetnek inkább, mint a kifejlett példányokra. A madarak esetében ez a változás a progenezis nevű folyamat eredménye lehetett, melynek során az egymást követő generációk egyre hamarabb érték el a reprodukcióra képes kort. Ez egyes fajoknál drasztikusan lecsökkent ‒ a dinoszauruszok esetében jellemző több év helyett némely madaraknál pár hónap alatt befejeződik a felnőtté válás.

A madarak koponyájának fejlődéstörténete tehát érdekes példáját adja annak, hogy milyen evolúciós stratégiák révén alakulhattak ki a ma élő fajok. Elképesztő, hogy pusztán az egyedfejlődés ütemének megváltoztatása révén, milyen hatalmas változások következhetnek be egy-egy állatcsoport életében, mondja Abzhanov. A kutatás eredményei tudatában már sokkal mélyebben értjük a madarak és a dinoszauruszok közti kapcsolatot.