Archeopteryx jest skamieliną, która okazała Darwin. To najstarszy znany ptak kopalny i pomaga pokazać, że wszystkie ptaki – w tym te żywe dzisiaj – są dinozaurami. I podczas gdy pierwsza skamielina Archeopteryx została znaleziona ponad 160 lat temu, naukowcy nadal uczą się nowych rzeczy o tym starożytnym zwierzęciu. W nowym artykule w czasopiśmie Nature naukowcy opisali cechy najnowszego skamieliny Archeopteryx, które zostaną udostępnione z publicznym rekordem naukowym: Chicago Archeopteryx, który został wystawiony w 2024 roku w muzeum polowym. Dzięki niezwykle szczegółowej pracy naukowców, którzy przygotowali okaz, ta kopalna jest więcej tkanek miękkich i drobnych detali szkieletowych niż kiedykolwiek w Archeopteryx. W szczególności zestaw piór nigdy wcześniej nie widziany u tego gatunku pomaga wyjaśnić, dlaczego może latać, gdy wielu jego kuzynów dinozaura nie ptaków nie mogło.
Podobnie jak wszystkie skamieliny Archeopteryx, okaz w Chicago znaleziono w złożach wapiennych w pobliżu Solnhofen w Niemczech. Ten konkretny okaz został znaleziony przez prywatnego kolekcjonera kopalnego przed 1990 r. I był w prywatnych rękach od 1990 roku. Koalicja zwolenników pomogła muzeum polowego go zdobyć; Przybył do muzeum w sierpniu 2022 r.
„Kiedy po raz pierwszy dostaliśmy naszą Archeopteryx, pomyślałem, że jest to bardzo, bardzo, bardzo, bardzo fajne i byłem bardzo podekscytowany. Ale jednocześnie Archeopteryx jest znany od ponad 160 lat, więc nie byłem pewien, jakich nowych rzeczy będziemy mogli się nauczyć” – mówi Jingmai O'Connor, powiązany z kalenokacją muzeum powiązań i głównego autora. „Ale nasz okaz jest tak dobrze zachowany i tak dobrze przygotowany, że faktycznie uczymy się mnóstwa nowych informacji, od czubka pyska po wierzchołek ogona”.
Archeopteryx, który żył około 150 milionów lat temu w okresie jurajskim, było małym zwierzęciem – w szczególności okaz do Chicago jest najmniejszym znanym, tylko wielkością gołębia. Jego niewielkie, puste kości są zachowane w płycie niezwykle twardego wapienia. „Kiedy masz tak delikatną skamielinę, nie możesz całkowicie usunąć jej z otaczającej matrycy skalnej tak, jak robisz z czymś dużym i solidnym jak T. Rex”, mówi O'Connor. „Więc kiedy go przygotowaliśmy, starannie oderwaliśmy kawałki skały zakrywających skamielinę”.
Zespół preparatorów kopalnych, kierowany przez głównego skamieliny muzeum Akiko Shinyę, spędził ponad rok pracując nad Chicago Archeopteryx. Praca była niezwykle szczegółowa. Nawet zobaczenie, gdzie zakończyła się skamielina, a matryca skalna zaczęła się wyzwaniem, ponieważ zachowane kości i tkanki mają prawie taki sam kolor jak otaczający kamień. Skan CT został również wykorzystany do lepszego nakreślenia granic skamielin.
„Skaner CT jest zasadniczo maszyną, która przyjmuje serię promieni rentgenowskich, której używa do budowy trójwymiarowego obrazu, w oparciu o różnice w gęstości. Umożliwia widzenie w środku”, mówi O'Connor. „Skanowanie CT było bardzo ważne dla naszego procesu przygotowania – daj nam znać, że kość znajduje się dokładnie 3,2 milimetra poniżej powierzchni skały, co poinformowało nas, jak daleko możemy się posunąć, zanim uderzymy w kości. Po raz pierwszy kompletny archeopteryx został zeskanowany CT i udostępnione dane”.
Zespół był dalej kierowany użyciem światła UV do oświetlania kawałków szkieletu kopalnego, a nawet jego tkanek miękkich, takich jak łuski na dnie palców. „Poprzednie badania wykazały, że w składzie chemicznym skamielin Solnhofen, które sprawia, że tkanki miękkie fluoresce lub świecą w świetle UV”, mówi O'Connor. „Tak więc nasz niesamowity zespół przygotowawczy okresowo wykorzystywał światło UV poprzez proces przygotowania, aby upewnić się, że nie przypadkowo zdejmują żadnych tkanek miękkich, których nie widać gołym okiem”.
To staranne, pod kontrolą technologii doprowadziły do zachowania bardziej drobnych szczegółów w Chicago Archeopteryx niż w jakimkolwiek innym okaz. „Mamy szczęście, że ten okaz jest wyjątkowo dobrze zachowany, ale widzimy również cechy, które prawdopodobnie zostały zachowane w innych okazach, ale które nie przeszły przez Cruder Process w przeszłości”, mówi O'Connor. „Przygotowanie tego okazu wykonane przez naukowców, których celem było zachowanie jak największej ilości tkanki i kości, zrobiło ogromną różnicę”.
Podczas gdy w tym artykule jest wiele do nauczenia się z Chicago Archeopteryx, O'Connor i jej zespół skupili się w szczególności na kilku obszarach: głowie, dłonie i stopach oraz piórach skrzydła.
„Kości w dachu jamy ustnej pomogą nam dowiedzieć się o ewolucji czegoś zwanego kinesis czaszki – funkcji we współczesnych ptakach, które pozwala dziobowi poruszać się niezależnie od mózgu. To może nie brzmieć ekscytująca, ale dla ludzi, którzy badają ewolucję ptaków, jest to naprawdę ważne, ponieważ jest to bardzo ważne, ponieważ pojawiło się hipotezę, że będąc w stanie ewoluować wyspecjalizowane czaszki dla różnych ekologicznych niszczyków. O'Connor. Tymczasem tkanki miękkie zachowane w dłoniach i stóp Chicago Archeopteryx wzmacniają pomysły, które Archeopteryx spędził dużo czasu na chodząc po ziemi, a nawet mogłyby wspinać się na drzewa.
Chicago Archeopteryx's Wing Feathers uwzględnia długotrwałą debatę naukową na temat początków lotu w dinozaurach. „Archeopteryx nie jest pierwszym dinozaurem, który ma pióra, czy pierwszym dinozaurem, który ma„ skrzydła ”. Uważamy jednak, że jest to najwcześniej znany dinozaur, który mógł używać piór do latania – mówi O'Connor. „To właściwie moja ulubiona część papieru, część, która dostarcza dowodów, że Archeopteryx używał swoich pierzastych skrzydeł do latania”.
Kluczem do lotu Archeopteryx może być zestaw piór, którego nigdy wcześniej nie widziano u członka jego gatunku: długi zestaw piór na górnym ramieniu, zwany tertialami.
„W porównaniu do większości żywych ptaków Archeopteryx ma bardzo długą kość górnego ramienia” – mówi O'Connor. „A jeśli próbujesz latać, posiadanie długiej kości z górnego ramienia może stworzyć lukę między długimi pierwotnymi i wtórnymi piórami skrzydła a resztą ciała. Jeśli powietrze przechodzi przez tę szczelinę, zakłóca generowaną windę i nie możesz latać”.
Jednak współczesne ptaki ewoluowały rozwiązanie tego problemu: krótsze kości górnego ramienia i zestaw piór tertologicznych, aby wypełnić lukę między ciałem ptaka a resztą jego skrzydła.
„Nasz okaz jest pierwszym archeopteryxem, który został zachowany i przygotowany w taki sposób, abyśmy mogli zobaczyć jego długie pióra,” mówi O'Connor. „Te pióra zaginęły w pierzastych dinozaurach, które są ściśle powiązane z ptakami, ale nie są całkiem ptakami. Ich pióra skrzydeł zatrzymują się na łokciu. To mówi nam, że te nie-jawo dinozaury nie mogą latać, ale Archeopteryx może. To również dodaje dowodów, które sugerują, że dinozaury rozwinięte więcej niż raz-więcej niż raz-co, jak sądzę, jest super ekscytujące”.
O'Connor mówi, że to wstępne badanie to dopiero początek Chicago Archeopteryx. „Uczymy się czegoś ekscytującego i nowego z prawie każdej części ciała, którą zachowaliśmy. A ten artykuł jest tak naprawdę tylko wierzchołkiem góry lodowej” – mówi.
Badanie to przyczynili się Jingmai O'Connor, Alex Clark, Pei-Chen Kuo, Yosef Kiat, Matteo Fabbri, Akiko Shinya, Constance van Beek, Jing Lu, Min Wang i Han Hu.