اكتشاف جديد يثبت قدرة الأركيوبتركس على الطيران

أهمية الحفريات في دراسة تطور الطيور

عندما تحتفظ الحفرية بجسد حيوان كامل في وضعية الموت، فإن رؤيتها تعني مشاهدة لقطة في الزمن. وتوجد العديد من هذه الحفريات للأركيوبتركس أقدم الطيور المعروفة والآن، تقدم عينة رائعة كانت محظورة على العلماء لعقود من الزمن دليلاً لم يسبق له مثيل حول قدرة أول طائر على الطيران.

لطالما تساءل الباحثون عن كيفية تحليق الأركيوبتركس في الهواء في حين أن معظم أبناء عمومته من الديناصورات ذات الريش لم تغادر الأرض أبدًا، و جادل البعض بأن الأركيوبتركس كان على الأرجح طائرًا شراعيًا أكثر من كونه طائرًا حقيقيًا. عُثر على الحفريات الأولى لهذه الأعجوبة المجنحة من العصر الجوراسي في جنوب ألمانيا منذ أكثر من 160 عامًا ويبلغ عمرها حوالي 150 مليون سنة؛ وحتى الآن تم اكتشاف 14 حفرية فقط. لكن هواة جمع الحفريات من القطاع الخاص اقتنصوا بعضاً من هذه النوادر، مما أدى إلى عزل الحفريات عن الدراسة العلمية وعرقلة التحقيقات في هذه اللحظة المحورية في تطور الطيور.

اكتشاف ريش الطيران في الأركيوبتركس

وقد استحوذ متحف فيلد للتاريخ الطبيعي في شيكاغو مؤخرًا على إحدى هذه الحفريات وقدمت إجابات على السؤال الذي طال أمده حول الطيران في الأركيوبتركس. وقد نشر الباحثون وصفًا للعينة التي كانت بحجم الحمامة في مجلة نيتشر في 14 مايو، حيث أفادوا أن الأشعة فوق البنفسجية والتصوير المقطعي المحوسب قد كشفت عن أنسجة رخوة وهياكل لم يسبق رؤيتها من قبل في هذا الطائر القديم. وشملت النتائج ريشاً يشير إلى أن الأركيوبتركس كان بإمكانه الطيران بالطاقة.

وفي حين أن معظم عينات الأركيوبتركس الأحفورية "غير مكتملة ومكسرة"، إلا أن هذه الحفرية كانت تفتقد رقماً واحداً فقط ولم يتم تسويتها بمرور الوقت، كما قال مؤلف الدراسة الرئيسي الدكتور جينغماي أوكونور، عالم الحفريات والأمين المساعد للزواحف الأحفورية في متحف فيلد.

قال أوكونور: "العظام محفوظة بشكل رائع ثلاثي الأبعاد، ولا ترى ذلك في جميع العينات الأخرى". "لدينا أيضًا أنسجة لينة متحجرة مرتبطة بعينتنا أكثر مما رأيناه في أي فرد آخر."

{{MEDIA}}

تحضيرات الدراسة واستخدام التقنيات الحديثة

عملت خبيرتا إعداد الأحفوريات في المتحف الميداني والمؤلفتان المشاركتان في الدراسة أكيكو شينيا وكونستانس فان بيك على العينة لأكثر من عام. وقد أمضيا مئات الساعات في استبيان ونمذجة مواضع العظام في ثلاثة أبعاد، وتقطيع شظايا الحجر الجيري، واستخدام الأشعة فوق البنفسجية لإلقاء الضوء على الحدود بين الأنسجة اللينة المعدنية والمصفوفة الصخرية.

وقدّر أوكونور أن تحضيراتهم وهي عملية استغرقت حوالي 1600 ساعة إجمالاً قد أتت ثمارها. فقد اكتشف الباحثون أول دليل في الأركيوبتركس على وجود مجموعة من ريش الطيران تسمى "الثلاثيات"، والتي تنمو على طول عظم العضد بين المرفق والجسم وهي عنصر مهم في جميع عمليات الطيران بالطاقة في الطيور الحديثة. وقال أوكونور إنه منذ ثمانينيات القرن العشرين، افترض العلماء أن الأركيوبتركس كان لديه ريش ثلاثي بسبب طول عظم العضد. لكن هذه هي المرة الأولى التي يُعثر فيها على مثل هذا الريش في حفرية أركيوبتركس.

ولم تنته المفاجآت عند هذا الحد. فقد ألمحت أشكال القشور الممدودة على وسادات أصابع القدم إلى أن الأركيوبتركس قضى وقتاً في البحث عن الطعام على الأرض، كما يفعل الحمام واليمام الحديث. وقدمت العظام الموجودة في سقف فمه أدلة على تطور سمة الجمجمة في الطيور تسمى "حركة الجمجمة"، وهي الحركة المستقلة لعظام الجمجمة بالنسبة لبعضها البعض. وتمنح هذه الميزة الطيور مرونة أكبر في كيفية استخدام مناقيرها.

قال أوكونور: "لقد كان ذلك بمثابة "نجاح باهر!" تلو الآخر".

وقالت الدكتورة سوزان تشابمان، الأستاذة المشاركة في قسم العلوم البيولوجية في جامعة كليمسون في ساوث كارولينا إن اكتشاف الأركيوبتركس على وجه الخصوص "اكتشاف استثنائي لأنه يشير إلى أن الأركيوبتركس كان بإمكانه الطيران بالفعل". وتدرس تشابمان، التي لم تشارك في البحث، تطور الطيور باستخدام علم الحفريات وعلم الأحياء التطوري.

قالت تشابمان في رسالة بالبريد الإلكتروني: "لقد قام القائمون على إعداد أركيوبتركس شيكاغو بعمل رائع ليس فقط في الحفاظ على بنية العظام، ولكن أيضًا على آثار الأنسجة الرخوة". "وبفضل عنايتهم، توفر هذه العينة شبه الكاملة رؤى لم يسبق فهمها من قبل حول هذه الحفرية الانتقالية من الديناصورات ثيروبود إلى الطيور."

النتائج وأهميتها في فهم الطيران

وأضافت أن الأركيوبتركس كان بإمكانه على الأرجح الطيران لمسافات قصيرة فقط. وقالت تشابمان إنه على الرغم من امتلاكه لعضلات ثلاثية، إلا أنه كان يفتقر إلى بعض التكيفات الخاصة بالطيران بالطاقة التي تظهر في الطيور الحديثة، مثل عضلات الطيران المتخصصة وامتداد عظم الصدر الذي يسمى عارضة لتثبيت تلك العضلات.

النقطة التحول التطورية للأركيوبتركس

استحوذ المتحف على هذه العينة من الأركيوبتركس في عام 2022، وفي ذلك الوقت، وصف رئيس المتحف ومديره التنفيذي جوليان سيجرز هذه العينة بأنها "أهم عملية استحواذ أحفوري لمتحف فيلد منذ استحواذ تي ريكس."

{{MEDIA}}

كحلقة وصل بين الديناصورات الثيروبودات غير الطيرية والسلالة التي أنتجت جميع الطيور الحديثة، كانت أهمية الأركيوبتركس التطورية لا جدال فيها. ولكن من بعض النواحي، كان المتحف يقوم بمقامرة كبيرة على هذه الحفرية بالتحديد، وفقًا لأوكونور. فقد كانت في أيدي القطاع الخاص منذ عام 1990، وكانت حالتها غير معروفة. وقال أوكونور إنه عندما وصلت إلى المتحف، لم يكن العلماء متأكدين مما يمكن توقعه.

والقول بأن الحفرية فاقت توقعاتهم سيكون أقل مما توقعوه.

أهمية الأركيوبتركس في تاريخ الحياة على الأرض

قال أوكونور: "عندما علمت أننا سنحصل على الأركيوبتركس لم أكن أتوقع في أكثر أحلامي جموحاً أننا سنحصل على مثل هذه العينة المذهلة". "هذه واحدة من أهم التحولات التطورية الكلية في تاريخ الحياة على الأرض، لأن هذا الأمر أدى إلى ظهور مجموعة الديناصورات التي لم تنجو فقط من الانقراض الجماعي في نهاية العصر الطباشيري، بل أصبحت بعد ذلك أكثر مجموعات الفقاريات البرية تنوعًا على كوكبنا اليوم. لذا فهذه لحظة مهمة للغاية في التطور."

التحديات المرتبطة بجمع الحفريات الخاصة

وأضافت تشابمان أن أهمية مثل هذه العينات تؤكد لماذا يجب إعطاء الأولوية للوصول العلمي على جمع الحفريات الخاصة. وقالت: "عندما تُباع الحفريات من أجل الربح والعرض الخاص بدلاً من دراستها، فإن "إعدادها غالباً ما يكون سيئاً، وبالتالي تفقد هياكل الأنسجة الرخوة التي لا يمكن تعويضها". "علاوة على ذلك، فإن قيمة هذه العينات بالنسبة لفهم البشرية للتطور تضيع لعقود من الزمن."

وأضافت أوكونور أن أركيوبتركس شيكاغو من المحتمل أن يحتفظ بالعديد من التفاصيل المهمة الأخرى حول تطور الطيور. ومع وجود وفرة من البيانات التي تم جمعها بالفعل من الحفرية والتحليلات التي لا تزال جارية، فإن القصة الكاملة لم تُروى بعد.

وقال: "سيكون هناك المزيد في المستقبل". "آمل أن يجدها الجميع مثيرة كما أجدها أنا."