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- Gli scienziati risolvono il mistero del volo degli uccelli V
Un fossile di un uccello preistorico del genere enantiornitina mostra piume sulle zampe posteriori - la prova di un ulteriore paio di ali. Per gentile concessione di Xiaoting Zheng et al / Science
Circa 150 milioni di anni fa, gli uccelli iniziarono ad evolversi. Le creature alate che vediamo nei cieli oggi discendono da un gruppo di dinosauri chiamati teropodi, che includeva tirannosauri, durante un periodo di 54 milioni di anni noto come periodo giurassico. Perché la capacità di volare si è evoluta in alcune specie è una domanda difficile a cui rispondere, ma gli scienziati concordano sul fatto che le ali sono diventate perché dovevano essere utili: avrebbero potuto aiutare gli animali a terra a saltare in aria o aiutare a far scivolare le creature che sbattevano le loro braccia producono spinta.
Mentre i ricercatori continuano a sondare l'origine del volo, studi sui fossili hanno dimostrato che i teropodi, in particolare i dinosauri celurosaurici, che assomigliano molto agli uccelli moderni, avevano grandi piume su entrambi gli arti anteriori e posteriori. Tuttavia, nei primi uccelli non esistevano prove estese per queste piume delle zampe. Ma ora, un nuovo esame di fossili riportato oggi sulla rivista Science rivela diversi esempi di questa anatomia a quattro ali nei più antichi antenati comuni degli uccelli moderni.
Gli uccelli moderni hanno due tipi di piume: piume svanite che coprono l'esterno del corpo e piume piumate che crescono sotto di loro. I ricercatori che studiano i fossili di circa 120 milioni di anni fa di 11 uccelli primitivi del Museo di storia naturale di Shandong Tianyu in Cina hanno scoperto che un tipo di piumaggio sparso, noto anche come piume pennacee, era ben conservato nei fossili scheletrici di questi esemplari, insieme arti posteriori di ogni creatura. Dopo questa scoperta, i ricercatori devono aver volato in alto: le piume delle ali degli uccelli, conosciute come piume di volo, sono piume pennacee lunghe, rigide e di forma asimmetrica, simili a quelle trovate nei fossili. Quando vengono smazzate insieme, le piume pennaceous formano le ampie superfici delle alette degli uccelli — senza queste superfici, gli uccelli non possono rimanere in alto.
Piume pennacee, che sono composte da molti barbi appiattiti, esistevano in alcuni dinosauri alati. Trovarli sulle zampe posteriori dei primi uccelli suggerisce che prima che gli uccelli usassero due ali per volare, avrebbero potuto dipendere da quattro. Nel corso di milioni di anni, tuttavia, gli uccelli hanno gradualmente perso le piume su questo ulteriore set di ali.
Lo studio si aggiunge alle teorie esistenti che suggeriscono che i primi uccelli volarono con quattro ali. L'esame di un fossile di uccello primitivo del genere Archeopteryx nel 2004 ha rivelato lunghe piume sulla schiena e sulle gambe dell'animale, che avrebbero aiutato la sua capacità di scivolare. Due anni dopo, un altro studio sull'animale di grossa taglia, che visse circa 150 milioni di anni fa, riferì che le piume degli uccelli preistorici assomigliavano a quelle delle ali di volo degli uccelli moderni.
Uno degli scheletri più completi esaminati oggi lo studio ha effettivamente mostrato piume pennacee degli arti posteriori lungo l'osso di ogni gamba. La piuma più lunga si estendeva di quasi due pollici, il che è notevole considerando che le gambe che coprivano erano lunghe tra un pollice e due pollici e mezzo. In effetti, gli esemplari di un gruppo di uccelli chiamati Enantiornithes, che assomigliano esternamente agli uccelli moderni, hanno mostrato grandi piume accoppiate simmetricamente conservate lungo le ossa delle zampe posteriori. Tale disposizione di piume è presente nelle ali degli uccelli moderni.
I ricercatori ipotizzano che la seconda serie di ali potrebbe aver fornito un ulteriore sollevamento o creato resistenza nell'aria. Potrebbero anche aver aiutato gli uccelli a manovrare i loro corpi aerei.
Se queste ali posteriori hanno effettivamente avuto uno scopo funzionale in combattimento, guadagneranno un posto importante nell'evoluzione degli uccelli. Il movimento degli uccelli è caratterizzato da una combinazione di braccia piumate per il volo e gambe per camminare sulla terra. Questo studio suggerisce che se le gambe che camminano, oggi presenti negli uccelli, si sono sviluppate dopo queste zampe posteriori piumate, allora la perdita di piume sulle zampe posteriori - e quindi un paio di ali in più - riflette un periodo di cambiamento durante il quale le braccia si sono specializzate per il volo e le gambe, per la locomozione.
Oggi, le piume delle gambe sono meno sviluppate delle piume delle ali - di solito sono molto più piccole e soffici - e servono come protezione e isolamento per la gamba. Anche questi pezzetti soffici sono radi - invece, le gambe sono coperte da squame, che si formano solo se la crescita della piuma è inibita. Gli studi sugli uccelli moderni mostrano come funziona. Mentre i pulcini si sviluppano dagli embrioni e diventano adulti, le gambe piumate possono essere trasformate in zampe ridimensionate, o viceversa, alterando il modo in cui alcuni geni vengono espressi.
La recente rivelazione sulle piume sulle zampe posteriori degli uccelli suggerisce che un simile cambiamento genetico, e più permanente, potrebbe essersi verificato all'inizio dell'evoluzione degli uccelli, secondo i principali ricercatori. Questo spostamento ha innescato la perdita delle ali posteriori degli uccelli, spingendo le creature lungo un percorso evolutivo che avrebbe permesso loro di volare con solo due.
