Stephen Brusatte-ot 1993-ban a Jurassic Park című film inspirálta, hogy felnőve paleontológus legyen. Így különösen boldog volt, hogy tavaly már szakértőként vehetett részt a franchise legújabb része, a Jurassic World: Világuralom munkálataiban, abban segítve a film készítőit, hogy milyen új eredmények születtek a területen gyermekkora óta. Brusatte kiemelten fontos tartja, hogy bekerült a filmbe az egyik legfontosabb felfedezés is vagyis, hogy a dinoszauruszok egy részét tollak borították. A később hozzá érkező e-mailekből ítélve azonban a mozilátogatók egy része nem osztotta lelkesedését.
„Sokan azt hitték, hogy ezt a vonalat csak kitalálták. Azt gondolták, hogy a filmesek valami őrültséget próbálnak elhitetni”
– mondja Brusatte, aki jelenleg az Edinburgh-i Egyetem professzora. Holott a tollas dinoszauruszok léte távolról sem őrültség, mára már bizonyított ténynek számít, nagyrészt az 1990-es évek közepe óta Északkelet-Kínában feltárt figyelemre méltó fosszíliáknak köszönhetően. Brusatte és más paleontológusok jelenleg azt próbálják meghatározni, hogy a tollas dinoszauruszok pontosan hogyan jutottak el a repülésig, és hogyan váltak a ma a fejünk felett szálló madarakká.
Archaeopteryx
Az első jelentősebb nyomot a madarak eredetével kapcsolatban 1861-ben azonosították, amikor a németországi Solnhofenben kőfejtő munkásai egy 145 millió éves madár fosszíliáját találták meg, amelyet később Archaeopteryxnek neveztek el. Az egykori élőlény a ma élő madarakhoz hasonlóan tollas szárnyakkal rendelkezett, de a hüllőkre jellemző tulajdonságokkal is bírt, például fogai, karmai és hosszú, csontos farka volt.
Charles Darwin, aki két évvel korábban publikálta A fajok eredetéről című művét, el volt ragadtatva a felfedezés hallatán. Az Archaeopteryx pontosan úgy nézett ki, ahogy Darwin várta, ha a madarak hüllő elődökkel rendelkeztek. Bármilyen nagyszerű is volt a felfedezés azonban, az Archaeopteryx nem zárta le a madarak eredetének kérdését. Nem derült ki például, hogy a hüllők melyik csoportjából származnak a mai szárnyas fajok, és azt sem volt világos, hogy ezek az ősök hogyan tettek szert szárnyakra.
Az 1970-es években aztán John Ostrom, a Yale Egyetem paleontológusa hasonlóságokat azonosított a madarak és a theropodáknak nevezett, földön futó dinoszauruszok csontvázában, amely csoportba a Velociraptor és a Tyrannosaurus rex is tartozik. Viszont egyetlen theropoda fosszílián sem találtak szárnyakat és tollakat sem. További bizonyítékok hiányában Ostrom és a többi paleontológusok évtizedekig hevesen vitáztak a madarak eredetéről.
A fordulat 1996-ban jött el, amikor Pej-csi Csen, a kínai Nankingi Geológiai és Paleontológiai Intézet paleontológusa a New York-i Természettudományi Múzeum paleontológiai konferenciáján átadott Ostromnak egy halom fényképet.
A képeken egy dinoszaurusz fosszíliája volt látható, amelyen kezdetleges tollaknak látszó „szőrök” voltak. Ostrom annyira megdöbbent, hogy le kellett ülnie.
Tollas dinók
A 125 millió éves fosszília, amelyet ma Sinosauropteryx prima néven ismerünk, az északkelet-kínai Liaoning tartományból származik. Mivel egy hamutakaró alatt őrződött meg, kiváló állapotban konzerválódott. Azóta ebből a régióból sorra kerülnek elő tollas dinoszauruszok fosszíliái.
„Ma már sok ezer tollas dinoszaurusz maradványait ismerjük”
– mondja Brusatte.
Ahogy egyre több ilyen fosszília került elő, a paleontológusok arra is rájöttek, hogy nem a theropodák voltak az egyedüli tollas dinoszauruszok. Más fajokon is volt tolltakaró, bár ezek egyszerűbb tollak voltak, amelyek inkább drótokra hasonlítottak, mint a mai madártollak összetett, egymásba fonódó szálainak rendszerére.
A paleontológusok jelenleg már azt gyanítják, hogy a dinoszauruszok közös őse is tollakkal rendelkezett, sőt, a tollak megelőzték a dinoszauruszokat. A dinoszauruszok legközelebbi rokonai a pteroszauruszok voltak, amelyek denevérekhez hasonló módon, a mellső végtagjuktól az oldalukig húzódó hártyákkal repültek. Mint kiderült, nekik is voltak egyszerű tollaik.
Az első egyszerű tollak szigetelésre szolgálhattak. A legnagyobb méretű dinoszauruszok azonban már nagy testüket használhatták a hő megtartására, ezért valószínűleg elvesztették a tollazatukat – ahogyan az elefántok is elvesztették a szőrzetük nagy részét.
A theropodáknál viszont sokkal komplexebb tollak fejlődtek ki. Némelyikük a pehelytollakra hasonlított, mások pedig olyan összetett tollakra tettek szert, amelyekből lapos felületeket, az első szárnyakat, lehetett képezni. A theropodák korai szárnyaikat persze még nem tudták repülésre használni. Néhány ló méretű fajnak akkora szárnyai voltak, mint egy átlag laptop képernyője. Brusatte feltételezése szerint a dinoszauruszok ezeket az összetettebb tollakat az udvarlás közbeni bemutatkozásra használták.
A repülés előzményei
160 millió évvel ezelőttre a theropodák körében óriásira nőtt a tollas testformák változatainak száma. Julia Clarke, a Texasi Egyetem paleontológusa és kollégái a kínai Hebej tartományban felfedezett fosszíliákat tanulmányozták, amelyek a Caihong juji nevű lenyűgöző és bizarr fajhoz tartoztak. A tollakkal megkövesedett pigmentek alapján az állatok a teste fekete volt, míg a fejük és a válluk irizáló szivárványszínű.
Hogy a Caihong juji mire használta a tollait, azt nem nehéz kitalálni. A modern madarak szárnyain aszimmetrikus tollak vannak, amelyek segítenek a levegő áramlását irányítani, hogy felhajtóerőt hozzanak létre. A Caihong juji azonban csak a farkán rendelkezett aszimmetrikus tollakkal.
A theropodák kezdetben valószínűleg futás közben használták a tollaikat felhajtóerő keltésére. Ez lehetővé tehette számukra, hogy gyorsabban szaladjanak fel a lejtőkön, vagy akár a fákra is könnyebben másszanak fel.
A Caihong jujihez hasonló tollas dinoszauruszok nem rendelkeztek a madarakéhoz hasonló repüléshez szükséges izmokkal, de elképzelhető, hogy ugrani és siklani már tudtak. A tollas dinoszauruszok jelentősége több annál, minthogy az általunk ismert madarakhoz vezető út kezdeteit jelentették. Több tízmillió évig túléltek, vagyis egyértelműen jól boldogultak, mondja Clarke.
Az Archaeopteryx a dinoszauruszok családfájának egy olyan ágához tartozott, amely később alkalmazkodott a nagyobb távolságokra repüléséhez. De a paleontológusok még mindig megosztottak abban, hogy mennyire tudott jól repülni. Bár az Archaeopteryxnek aszimmetrikus tollak voltak a szárnyain, nem rendelkezett olyan szegycsonttal, amelyhez az erőteljes repülőizmok tapadni tudtak volna.
Madarat tolláról
Nagyjából 130 millió évvel ezelőtt a korai madarak fejlődése két fő ágra vált szét, amelyek közül mindkettőn egymástól függetlenül alakult ki a repülés képessége. Az összes ma élő madárhoz az ornithuromorfok néven ismert ágra vezethető vissza. De a másik ág, az enantiornithinák tagjai is több tízmillió évig uralták az eget.
Felületesen az enantiornithinák nagyon hasonlítanak a mai madarakra, Jingmai O’Connor, a chicagói Field Múzeum kutatója és kollégái azonban rengeteg furcsa biológia jellemzőt fedeztek fel rajtuk. A ma élő madarak például jellemzően tollak nélkül vagy csak pehelytollakkal születnek, majd az egész testükön tollakat növesztenek. Felnőttként fokozatosan vedlik a tollazatukat, így soha nem veszítik el a testüket melegen tartó réteget.
Úgy tűnik azonban, hogy az enantiornitin madarak gyökeresen más módon fejlődtek, ahogy azt O’Connor és kollégái egy nemrégiben megjelent tanulmányukban összefoglalják. Ezek ugyanis madarak csupasz testtel, de teljesen tollas szárnyakkal keltek ki a tojásból.
Ahogy felnőttek, testükön is tollak nőttek, azonban időről időre egyszerre vedlették le a testtollaikat. Amíg új tollaik ki nem nőttek, szigetelő tollazat nélkül kellett túlélniük.
A madaraknak ezen ága 66 millió évvel ezelőttig élt, amikor egy aszteroida becsapódott a Földbe. A bolygón élő fajok nagyjából háromnegyede kipusztult, beleértve az összes tollas (és nem tollas) dinoszauruszt, kivéve az ornithuromorf fajokat. O’Connor és más paleontológusok is vizsgálják, hogy miért maradtak fenn ezek a madarak, amikor az összes többi tollas hüllő eltűnt.
A becsapódásból származó törmelék nagy kiterjedésű erdőtüzeket okozott, majd sötétség és a hőmérséklet-csökkenés következett be. A szárazföldi ökoszisztémák összeomlottak. A leveleket vagy apró állatokat fogyasztó tollas dinoszauruszok éhen halhattak. A madarak azonban olyan csőrt fejlesztettek ki, amely lehetővé tették számukra, hogy megehessék a földbe temetett hatalmas mennyiségű magot, állítják a szakértők.
O’Connor és társai szerint persze más tényezők is szerepet játszhattak a túlélésben. Miután 70 millió éven át vagy még tovább virágoztak, az enantiornithinák hirtelen sebezhetővé válhattak az aszteroida becsapódását követő hidegebb időszakban, amikor egyszerre vedlették le az összes tollazatukat. A hirtelen beköszöntő becsapódási tél és az erőforrások szűkössége szélsőséges helyzetbe taszította őket, mondja O’Connor. Ami a vesztüket okozta, utat nyitva az alkalmazkodóképesebb madaraknak.
