Eine erneute Analyse eines 66,7 Millionen Jahre alten versteinerten Vogelskeletts, das in den 1990er Jahren an der niederländisch-belgischen Grenze gefunden wurde, hat eine der Kernannahmen über die Evolution moderner Vögel „auf den Kopf gestellt“.
Bisher wurde angenommen, dass sich die beweglichen, geschickten Schnäbel moderner Vögel – die sie unabhängig von ihrem Kopf bewegen können – in jüngerer Zeit entwickelt haben, wobei Vögel wie Strauße und Emus, die feste Oberkiefer haben, zuerst auftauchten.
Eine neue Studie des Fossils zeigt jedoch, dass sich mobile Schnäbel bereits vor dem Massensterben entwickelt hatten, das die Dinosaurier auslöschte.
Anstatt eine evolutionäre Kluft zu überbrücken, haben sich Vögel wie Strauße und Emus „rückwärts entwickelt“, um ein einfacheres Schnabeldesign zu erreichen.
Heute haben rund 99 Prozent aller Vögel bewegliche Schnäbel.
Forscher der University of Cambridge und des Natuurhistorisch Museum Maastrich verwendeten CT-Scanning-Techniken, um Knochen vom Gaumendach einer bisher unbekannten Art eines großen versteinerten alten Vogels zu identifizieren, dem sie einen Namen gaben Janavis finalidens.
Das Team sagte, dass es am Ende des Zeitalters der Dinosaurier lebte und einer der Vögel mit den letzten Zähnen war, die jemals gelebt haben.
Die Anordnung seiner Gaumenknochen zeigt, dass dieser „Dino-Vogel“ einen beweglichen Schnabel hatte, „fast nicht von dem der meisten modernen Vögel zu unterscheiden“, sagten sie.
Das Forschungsteam sagte, ihre Arbeit „legt nahe, dass unser Verständnis davon, wie der moderne Vogelschädel entstanden ist, neu bewertet werden muss“.
Derzeit wird jede der rund 11.000 heute auf der Erde lebenden Vogelarten anhand der Anordnung ihrer Gaumenknochen in eine von zwei übergeordneten Gruppen eingeteilt.
Strauße, Emus und ihre Verwandten werden in die Gruppe der Paläognathen oder „alten Kiefer“ eingeordnet, was bedeutet, dass ihre Gaumenknochen wie beim Menschen zu einer festen Masse verschmolzen sind.
Alle anderen Vogelgruppen werden in die Neognath- oder „moderne Kiefer“-Gruppe eingeordnet, was bedeutet, dass ihre Gaumenknochen durch ein bewegliches Gelenk verbunden sind.
Ein beweglicherer Schnabel ist hilfreich für den Nestbau, die Pflege, das Sammeln von Nahrung und die Verteidigung.
Aber das Auftauchen eines soliden Schnabels nach dem Auftauchen des Oberkiefers mit beweglicheren Scharnieren kann eine bedeutende Umschreibung der Geschichtsbücher erfordern.
Das Forschungsteam stellte fest, dass die beiden Schnabelklassifikationen ursprünglich von Thomas Huxley vorgenommen wurden, einem britischen Biologen, der wegen seiner lautstarken Unterstützung von Charles Darwins Evolutionstheorie als „Darwins Bulldogge“ bekannt wurde.
1867 teilte er alle lebenden Vögel entweder in die „alten“ oder „modernen“ Kieferkategorien ein. Huxleys Annahme war, dass die „alte“ Kieferkonfiguration die ursprüngliche Bedingung für moderne Vögel war, wobei der „moderne“ Kiefer später entstand.
„Diese Annahme gilt seitdem als gegeben“, sagte Dr. Daniel Field vom Department of Earth Sciences in Cambridge, der leitende Autor der Veröffentlichung.
„Der Hauptgrund, warum diese Annahme Bestand hat, ist, dass wir keine gut erhaltenen fossilen Gaumen von Vögeln aus der Zeit hatten, als moderne Vögel entstanden.“
Gaumen von Janavis finalidens im Vergleich mit dem eines Fasans und eines Straußes
(Universität von Cambridge)
Das Fossil Janavis wurde in den 1990er Jahren in einem Kalksteinbruch nahe der belgisch-niederländischen Grenze gefunden und 2002 erstmals untersucht.
Da das Fossil in Gestein eingeschlossen ist, konnten die damaligen Wissenschaftler ihre Beschreibungen nur auf das stützen, was sie von außen sehen konnten. Sie beschrieben die aus dem Felsen ragenden Knochenstücke als Fragmente von Schädel- und Schulterknochen und lagerten das unscheinbare Fossil wieder ein.
Aber fast 20 Jahre später wurde das Fossil an die Gruppe von Dr. Field in Cambridge ausgeliehen, und Dr. Juan Benito, damals ein Doktorand, begann, es erneut zu untersuchen.
„Seit der ersten Beschreibung dieses Fossils haben wir damit begonnen, Fossilien mit CT-Scanning zu untersuchen, was es uns ermöglicht, durch das Gestein zu sehen und das gesamte Fossil zu sehen“, sagte Dr. Benito, jetzt Postdoktorand in Cambridge und Hauptautor der Veröffentlichung.
„Wir hatten große Hoffnungen in dieses Fossil – es soll ursprünglich Schädelmaterial enthalten, das nicht oft erhalten wird, aber wir konnten auf unseren CT-Scans nichts sehen, das aussah, als käme es von einem Schädel, also gaben wir auf lege das Fossil beiseite.“
Während des ersten Covid-19-Lockdowns nahm Dr. Benito das Fossil erneut heraus. „Die früheren Beschreibungen des Fossils ergaben einfach keinen Sinn – es gab einen Knochen, der mich wirklich verwirrte. Ich konnte nicht sehen, wie das, was zuerst als Schulterknochen beschrieben wurde, tatsächlich ein Schulterknochen sein könnte“, sagte er.
Dr. Field sagte: „Es war meine erste persönliche Interaktion seit Monaten: Juan und ich hatten ein sozial distanziertes Treffen im Freien, und er gab mir den mysteriösen fossilen Knochen.
“Ich konnte sehen, dass es kein Schulterknochen war, aber irgendetwas kam mir bekannt vor.”
„Dann wurde uns klar, dass wir einen ähnlichen Knochen schon einmal in einem Truthahnschädel gesehen hatten“, sagte Dr. Benito. „Und aufgrund der Forschung, die wir in Cambridge betreiben, haben wir zufällig Dinge wie Truthahnschädel in unserem Labor, also haben wir einen herausgebracht und die beiden Knochen waren fast identisch.“
Sie sagten, dass diese Erkenntnis das Team zu dem Schluss veranlasste, dass sich der nicht verschmolzene „moderne“ Kieferzustand, den Truthähne teilen, vor dem „alten“ Kieferzustand von Straußen und ihren Verwandten entwickelt hat.
Aus einem noch unbekannten Grund müssen sich die verschmolzenen Gaumen von Straußen und Verwandten irgendwann entwickelt haben, nachdem sich moderne Vögel bereits etabliert hatten.
„Evolution verläuft nicht geradlinig“, sagte Dr. Field.
„Dieses Fossil zeigt, dass der bewegliche Schnabel – ein Zustand, von dem wir immer dachten, dass er nach dem Ursprung moderner Vögel datiert, sich tatsächlich entwickelt hat, bevor moderne Vögel existierten. Wir sind mit unseren Annahmen, wie sich der moderne Vogelschädel entwickelt hat, seit weit über einem Jahrhundert völlig rückständig.“
Die Forscher sagen, dass diese Entdeckung zwar nicht bedeutet, dass der gesamte Stammbaum der Vögel neu gezeichnet werden muss, aber sie schreibt unser Verständnis eines evolutionären Schlüsselmerkmals moderner Vögel neu.
Das Team sagte, dass die Janavis Arten überlebten das Massenaussterben am Ende der Kreidezeit nicht, und es ging den gleichen Weg wie alle großen Dinosaurier und anderen bezahnten Vögel.
Die Art hätte etwa 1,5 kg gewogen und war etwa so groß wie ein moderner Geier. Ein Mangel an Nahrung aufgrund des Zusammenbruchs von Nahrungsketten verhinderte wahrscheinlich das Überleben der Art, sagte das Team.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.