Fuglenes forfader havde fire vinger
anchiornis_fjer_palaeotologi_dinosaur_fugl

Et nærbillede af Archiornis' fjer (Foto: ★Kumiko★ / Flickr)

Et nærbillede af Archiornis' fjer (Foto: ★Kumiko★ / Flickr)

I sommer var jeg i Kina for at studere dinosaurer fra en lokalitet i den nordøstlige provins Liaoning. Her har man i de sidste cirka 15 år fundet fossile dinosaurer med fjeraftryk.

Vi ved nu, at dinosaurerne havde fjer. I hvert fald theropoderne, som inkluderer både Tyranosaurus Rex og den berømte Velociraptor fra Jurassic Park.

Kineserne har nu også fundet fossiler med fjerlignende strukturer tilhørende ornitischierne, som inkluderer blandt andet Triceratops og Stegosaurus.

Fjer opstod ikke fordi ejermanden fløj, men primært fordi de skulle holde sig varme. Dinosaurer var varmblodede lige som os og deres moderne slægtninge, fuglene. De skulle isolere sig for at spare energi.

Udviklede fjer før de skulle flyve

Men dinosaurer udviklede sig til fuglene, og fjeren viste sig at være en fortræffelig struktur at skulle lære at flyve med. Når en struktur opstår, men senere får en meget mere udpræget funktion end det, den egentlig opstod for, kaldes det for en 'præ-adaptation', og fjeren er et ganske godt eksempel på sådan en.

Der er nu også fundet en række fossiler, som viser hvordan fuglene udviklede sin flyvning med fjer fra dinosaurer. Det vil historisk set nok blive et af de bedste eksempler på gradvis evolution, som vi kender fra fossiler og som fortæller en historie om fuglenes oprindelse, jeg tror de færreste nok ville have gættet.

Det fossil, som jeg så i sommer, var en dinosaur, der er ældre end de typiske kinesiske fjerede dinosaurer, som er fra Nedre Kridt (cirka 125 millioner år). Den her er fra tidligt øvre Jura og altså cirka 35 millioner ældre.

Dinosauren har lange fjer på sine arme, fjer hvor bistrålerne hæfter sammen og danner en tæt membran ligesom hos moderne fugle. Derudover har den samme slags lange fjer på sine ben og endda lange fjer mellem sine tæer.

Fire vinger

Hvad pokker foregår der her? Der var lange fjer overalt, og de ligner typen man skal bruge til at flyve med; ikke den slags der bliver brugt til at isolere sig med. Moderne fugle har kun fjer på armene.

Man fandt en lignende form for cirka 7 år siden: Microraptor, som også har fire vinger. Men de her er ikke nært beslægtede; den ene er nærmere beslægtet med fugle end den anden.

Det betyder, at dette ikke er en mærkelig specialisering hos nogle få afstikkere på fuglenes stamlinje. Det viser, at de moderne fugles forfader havde fire vinger.

anchiornis_rekonstruktion_museum_fur_naturkunde_berlin

En rekonstruktion af Anchiornis fra Naturhistoriesk Museum, Berlin. (Foto: Fiver, der Hellseher)

Parafyli

Princippet i det argument, jeg lige har fremlagt bygger på et fænomen, der hedder parafyli: Når to dyr, der viser nogle specielle karakteristika, men den ene er nærmere beslægtet med nogle andre dyr, der ikke har disse karakteristika, så kan man argumentere for, at disse karakteristika har været til stede i forfaderen til alle tre linjer af dyr. 

Et godt eksempel på dette er for eksempel fisk: Vi udviklede os fra kvastfinnede fisk, såsom lungefisk og den blå fisk, som derfor er nærmere beslægtede med os end de typiske strålefinnede fisk (de typiske fisk, vi kender og spiser). Derfor har vores forfader engang været fisk.

Nogle havsvampe er nærmere beslægtede med de 'højere' dyr end andre havsvampe. Det vil sige vores forfader engang var en havsvamp, der sad på havbunden for cirka 600 millioner år siden og filtrerede havvand for bakterier og andet organisk materiale.

Dinoer med fire vinger

Nick Longrich, som læste palæontologi i Alberta, Canada, indså hvad disse fossiler betyder for fuglenes udvikling. Han gjorde også opmærksom på, at den berømte Archaeopteryx også har fire vinger.

De to danske palæontologer Per Christiansen og Niels Bonde havde nemlig fundet ud af at det berømte fossil af Archaeopteryx, som befinder sig i Berlin, har fjer på sine ben. Disse fjer var dog blevet molesteret, da man udpræparede knoglerne og derved fjernede de omkringliggende fjer. Man kunne dog se dem på gamle tegninger og afstøbninger af fossilet før det blev præpareret.

Nick indså, at Per og Niels`s opdagelse havde store konsekvenser. Fuglenes forfader havde fire vinger, et sæt på armene og et på benene. Med de nyopdagede fossiler, såsom det eksemplar jeg så i sommers, ved vi at der er tre forskellige linjer af dinosaurer med fire vinger:

  • Microraptor (en dromaeosaur)
  • Archaeopteryx (en mere primitiv fugl)
  • Anchiornis, som det nye fossil jeg kiggede på hedder, der muligvis er en troodontid dinosaur (jeg glemte lige at nævne en fjerde firevinget krabat, der hedder Pedopenna, som ikke er så velbevaret).

Flyvning startede med svævende dinoer

Hvad fortæller det os om fuglenes oprindelse?

Det viser os, hvordan fuglenes flugt opstod. Der har været mange teorier om fuglenes oprindelse. Skete det ved at de gik rundt på jorden og lærte at flyve, ved at fange insekter med sine arme, som en af teorierne foreskriver? Eller skete det ved at de begyndte at svæve fra træ til træ?

Der er mange dyr der glider eller svæver mellem trætoppene, såsom flyveegern, firben og slanger. De har alle sammen fundet ud af evolutionært at gøre deres totale overfladeareal større. Flyveegern har en hudmembran imellem sine lemmer, der virker som et svæveplan. Firben og slanger udspænder huden ved at krænge deres ribben ud.

Vi kan nu se at fuglene gjorde det samme, da de udviklede flyvning. De øgede deres overfladeareal. Deres vinger på benene kunne ikke bruges til at baske med; det er fysisk umuligt, der er ikke muskler til det. Derimod fungerede de som et svæveplan.

Man kan se, at de her dinosaurer ikke har den samme form for muskelopsætning som moderne fugle. De har ikke kunnet andet end at sprede deres vinger ud og svæve med dem. De lange fjer på tæerne har også forøget deres opdrift.

Efterfølgende udviklede de muskelopsætning, der tillader flyvning og reducerede deres benfjer og lange hale til en reduceret halestump med lange halefjer i stedet.

Benfjer bruges til svævning

Nick Longrich kiggede også på hofteleddet hos disse dinosaurer og kunne vise, at de firvingede dinosaurer ikke kunne sprede deres ben i mere end 90 graders vinkel.

Man har lavet forsøg i vindtuneller med Microraptor for at se hvordan den kunne svæve. Formentlig lagde den sine bagben ned langs med halen for at danne det mest optimale svæveplan, men flyttede dem ned under sig ved landingen.

Da jeg så Anchiornis denne sommer med sine lange fjer på tæerne, vidste jeg, at vi nu kan sige hvordan fuglenes flugt opstod. Der er simpelthen ikke nogen grund til at have så lange fjer på tæerne, medmindre man bruger dem til at svæve med.

Fjeldryper er nogle af de få moderne fugle som har fjer mellem tæerne, men de er ikke så robuste som de her og er mest til isolation. Det er utroligt at se et fossil, som kan fortælle så meget historie, som sådan et fossil kan.

Dette er et elegant eksempel på, hvor vigtige fossiler er for forståelsen af organismers evolution, og at evolution sker ved gradvis udvikling med fornuftige mellemformer, der levede et helt optimalt liv.  

Denne artikel er oprindeligt publiceret som et blogindlæg.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs mere om Hubbles utrolige billeder her.