W Chińskiej Akademii Nauk, Xing Xu spogląda na dwie piękne skamieliny dinozaura, obie z wyraźnym upierzeniem na kończynach i ogonie. U mniejszego okazu pióra są u podstawy cienkie jak wstążki, przybierając kształt piórka na czubku (z promieniami wychodzącymi ze stosiny). Większy okaz jest inny — jego upierzenie na kończynach i ogonie na całej długości przypomina wyglądem pióra.

Popełnisz błąd zakładając, że z tak różną strukturą upierzenia okazy te należą do różnych gatunków. Są to w rzeczywistości okazy tego samego zwierzęcia — Similicaudipteryx — w różnych stadiach rozwoju. Oba okazy są młode, ale ten z piórami jest starszym kolegą tego z wstążkami. Razem pokazują, że upierzenie niektórych dinozaurów zmienia się diametralnie wraz z wiekiem, w sposób niezaobserwowany u dzisiejszych ptaków.

Obecnie czytelnicy tego bloga powinni już być zaznajomieni z ideą upierzonych dinozaurów (gdyż Xing Xu odkrył wiele z nich). Spektakularna seria odkryć skamieniałości ukazała szerokie możliwości upierzenia u wielu okazów; wiemy już też coś o ich ubarwieniu. Jednak wciąż wiemy zbyt mało o tym, jak ich upierzenie rozwija się w miarę dojrzewania zwierzęcia, ponieważ skamieniałości młodych okazów jest niewiele i są od siebie odległe wiekowo. Więc prawdziwą ucztą dla Xu było odnalezienie dwóch okazów tego samego gatunku.

Oba pochodzą z prowincji Liaoning (a skąd by idziej?) i opierając się na ich czaszkach, kręgosłupach i kościach biodrowych, Xu bez cienia wahania sklasyfikował oba, jako Similicaudipteryx, małe drapieżniki z grupy owiraptozaurów. Oba okazy są młodymi osobnikami. Chociaż jeden jest większy od drugiego, to oba są mniejsze od dorosłego osobnika, a niektóre z ich kości nie zrosły się jeszcze do końca.

Młodszy osobnik (a-c poniżej) posiada meszkowate upierzenie pokrywające większość grzbietu i bioder. W innych miejscach posiada większe pióra konturowe (ze stosiną i promieniami) — po 10 na każdej kończynie i 11 znacznie większych na ogonie. Wszystkie wyglądają jak wstążki u podstawy i prawdziwe pióra na końcach. Starszy osobnik (d-f poniżej) również posiadał meszkowate upierzenie na głowie, grzbiecie i biodrach, ale jego upierzenie konturowe bardzo się różni od tego należącego do młodszego kolegi. Każda kończyna posiada po 10 piór pierwszorzędowych i po 12 piór drugorzędowych, a na ogonie znajduje się przynajmniej 12 par. Wszystkie wyglądają jak pióra od podstawy aż do końca, a pióra na kończynach są tak samo długie, jak te na ogonie.

Różnice te sugerują, że upierzenie Similicaudipterxa zmienia się diametralnie w czasie jego rozwoju. Zmiana upierzenia z częściowo wyglądającego jak wstążki do pełnego upierzenia piórkowego jest najbardziej oczywista, szczególnie, że upierzenie kończyn i ogona u współczesnych ptaków właściwie się nie zmienia po zrzuceniu narodzeniowego kubraczka. Możliwe jest, ale mało prawdopodobne, aby zmieniały się pojedyncze pióra; zamiast tego Xu twierdzi, że zwierzę prawdopodobnie zrzucało upierzenie na pewnym etapie rozwoju i wymieniało je na inne.

Zaistniały również inne zmiany. Jeżeli młody okaz nie posiadał drugorzędowego upierzenia na kończynach (możliwe, że te nie zachowały się w skamielinie), Similicaudipteryx musiał je wykształcić, gdy już dorósł. Współczesne ptaki mają je już od dnia wyklucia. A fakt, że upierzenie na ogonie jest większe niż to na kończynach u młodych osobników, ale nie u starszych sugeruje, że upierzenie rozwija się w różnym tempie. Xu zakłada, że upierzenie kończyn staje się ważniejsze przy wkraczaniu w dorosłość.

Możemy prawdopodobnie odgadnąć genetyczne wydarzenia leżące u podstaw tych zmian. Naukowcy dobrze poznali geny kontrolujące formowanie się stosiny oraz promieni u współczesnych pierzastych. Jeżeli wyłączysz geny odpowiedzialne za produkcję promieni, np. sonic hedgehog (nie pytajcie — biolodzy rozwoju mają własne poczucie humoru), otrzymasz płaskie wstążki po obu stronach stosiny. To prawdopodobnie zdarzyło się młodszemu okazowi, czego wynikiem jest upierzenie w połowie przypominające wstążki, a w połowie pióra. Geny te zostały włączone u osobników dorastających i u dorosłych.

Pół-wstążkowe pióra wcześniej znane, jako „przybliżone wstążkopodobne upierzenie konturowe" lub PRPF, odkryto też u innych dinozaurów włączając prymitywne ptaki, np. confuciusornithids. Jednak nie można ich już znaleźć u współczesnych ptaków. Z tego powodu Xu mówi, że rozwój najwcześniejszych piór był prawdopodobnie znacznie bardziej zróżnicowany i elastyczny niż u dzisiejszych ptaków. Będzie trzeba odkryć rzadkie i zaskakujące okazy, by ujawnić to zjawisko, które zatraciło się w procesie ewolucji.

Źródło:Nature Nature08965

Tekst oryginału.

Not Exactly Rocket Science/Discover, 28 kwietnia 2010r.