הדינוזאורים ששכחו איך לעוף

לא כל מי שיש לו כנפיים יודע לעוף. הקיווי, היען והפינגווין הם הוכחה חיה לכך. מחקר חדש מאוניברסיטת תל אביב מחזיר אותנו 160 מיליון שנה לאחור לעידן היורה, ומגלה שהתופעה הזו החלה אצל דינוזאורים מכוסי נוצות. במאובנים נדירים במיוחד שהתגלו במזרח סין, השתמרו לא רק שלדי דינוזאורים אלא גם נוצות הכנף שלהם, ואפילו צבען. ניתוח מעמיק של הממצא חושף תגלית מפתיעה: אותם דינוזאורים אמנם היו מצוידים בנוצות, אך ככל הנראה איבדו את יכולת התעופה. צוות החוקרים מדגיש כי לממצא זה יש משמעות רחבה שכן הוא מעיד על כך שהתפתחות התעופה לאורך תהליך האבולוציה של עופות ודינוזאורים הייתה מורכבת הרבה יותר ממה שחשבו בעבר. למעשה, ייתכן שמינים מסוימים פיתחו יכולות תעופה בסיסיות — ואז איבדו אותן בהמשך האבולוציה.

עשו להם כנפיים

המחקר הובל על ידי ד"ר יוסף כיאט מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, וממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, בשיתוף עם חוקרים מסין ומארה"ב, ופורסם בכתב העת Communications Biology מבית Nature. לדברי החוקרים, מדובר בממצא נדיר ביותר שמאפשר הצצה יוצאת דופן לא רק למבנה גופם של יצורים קדומים, אלא גם לאופן תפקודם.

כדי להבין את גודל ההפתעה, צריך לחזור להתחלה. ד"ר כיאט, אורניתולוג (חוקר עופות) המתמחה בחקר נוצות, מסביר: "שושלת הדינוזאורים נפרדה משאר הזוחלים לפני 240 מיליון שנה. זמן קצר יחסית לאחר מכן (בקנה מידה אבולוציוני) רבים מהדינוזאורים פיתחו נוצות – מבנה אורגני ייחודי, קל וחזק העשוי מחלבון ומשמש בעיקר לתעופה ולשמירת חום הגוף. לפני כ-175 מיליון שנה נוסדה שושלת דינוזאורים בעלי נוצות בשם 'פֶּנֶרַפּטורִָה' שממנה התפתחו הציפורים המודרניות - הענף היחיד ששרד את ההכחדה ההמונית שחתמה את עידן המזוזואיקון לפני 66 מיליון שנה, ובה נכחדו רוב הדינוזאורים האחרים. ככל הידוע לנו, קבוצת הפנרפטורה פיתחה נוצות למטרות תעופה, אך ייתכן שכאשר השתנו התנאים איבדו חלק מהדינוזאורים הללו את יכולת התעופה – בדומה ליען ולפינגווין בני ימינו".

^{אנכיאורניס. (צילום: The Tianyu Natural History Museum of Shandong (STM))}

הנוצות שחיכו 160 מיליון שנה כדי לספר סיפור

בלב המחקר עומדים תשעה מאובנים של דינוזאור קטן בשם אנכיאורניס, שמשתייך לקבוצת הפנרפטורה. תנאי ההתאבנות יוצאי הדופן באזור מציאתם אפשרו שימור נדיר במיוחד של הרקמות הרכות, כולל נוצות הכנף. אך מה שהפך את הממצא לחריג באמת הוא העובדה שאפילו צבע הנוצות השתמר: לבן, עם נקודה שחורה בקצה, דפוס ברור שחוזר לאורך שולי הכנף. 

כאן נכנס לתמונה פרט שנראה לכאורה שולי, אך התגלה כקריטי: החלפת נוצות. "נוצות צומחות במשך שבועיים-שלושה עד שהן מגיעות לגודלן המיועד, ואז הן מתנתקות מכלי הדם אשר מזינים אותן בזמן הצמיחה והופכות לחומר מת. עם הזמן הן נשחקות, נושרות, ומוחלפות בנוצות חדשות. תהליך החלפת הנוצות מספר סיפור חשוב: בעלי כנף שתלויים בתעופה, ובנוצות המאפשרות אותה, מחליפים את נוצותיהם בתהליך מסודר ומדורג ששומר על הסימטריה בין הכנפיים ומאפשר להם להמשיך לעוף גם במהלכו. לעומת זאת, אצל ציפורים ללא יכולת תעופה, תהליך החלפת הנוצות הוא אקראי יותר וחסר סדר. לפיכך, אופן החלפת הנוצות מספר לנו אם אותו בעל כנף מסוגל לעוף", מסביר ד"ר כיאט.

^{ד"ר יוסף כיאט}

הצבעים שהשתמרו במאובנים אפשרו לחוקרים לזהות נוצות חדשות שטרם השלימו את צמיחתן, כאלה שהנקודה השחורה בקצה שלהן חרגה מהפס האחיד. בחינה מדוקדקת של אותן נוצות בתשעת המאובנים העלתה דפוס ברור: החלפת הנוצות לא התרחשה באופן סדור וסימטרי. 

"על פי היכרותי עם עופות מודרניים זיהיתי את דגם החלפת נוצות המעיד כי אותם דינוזאורים ככל הנראה איבדו את יכולת התעופה. זהו ממצא נדיר ומרגש במיוחד: השתמרות הצבע של הנוצות העניקה לנו הזדמנות ייחודית לזהות תכונה תפקודית של אותם יצורים קדומים, ולא רק את מבנה הגוף המשתמר במאובנים הכוללים שלדים ועצמות", אומר ד"ר כיאט ומסכם "נשירת נוצות נראית כמו פרט טכני קטן, אבל כשבוחנים אותה במאובנים, היא יכולה לשנות את כל מה שחשבנו על מוצא התעופה. אנכיאורניס מצטרף כעת לרשימת דינוזאורים שהיו מכוסים נוצות אך לא מעופפים, ומדגיש כמה מורכבת ומגוונת הייתה האבולוציה של הכנף".