U borovoj šumi na ruralnom sjeveroistoku Kine, neravnom padinom škriljaca nabijeni su ostaci izumrlih stvorenja iz vremena prije 125 milijuna godina, kada je ovaj dio provincije Liaoning bio prekriven slatkovodnim jezerima. Vulkanske erupcije redovito su u to vrijeme zavladale tim područjem, unoseći u pepeo nebrojene milijune gmizavaca, riba, puževa i insekata. Pažljivo zakoračim među bezbroj fosila, uzmem pločicu iz škriljaca ne mnogo veću od moje ruke i probijam njen rub kamenim čekićem. Šav razdvaja ribu u boji ružičaste boje na pola, stvarajući zrcalne dojmove osjetljivih peraja i kostiju tankih poput ljudskih dlaka.
Povezani sadržaj
- Tamo gdje su dinosauri lutali
- Šok dinosaura
Nasmiješi se jedan od kineskih zvijezda paleontologa, Zhou Zhonghe. "Nevjerojatno mjesto, zar ne?" on kaže.
Godine 1995. Zhou i njegovi kolege najavili su otkriće fosila iz ove pretpovijesne zone katastrofe koji su najavili novo doba paleontologije. Fosil je bio primitivna ptica veličine vrane koja je možda bila ugušena vulkanskim dimima dok se vrtila iznad jezera svih tih milijuna godina. Oni su novu vrstu imenovali Confuciusornis, po kineskom filozofu.
Do tada je bilo pronađeno samo nekoliko prapovijesnih fosila ptica bilo gdje u svijetu. To je dijelom zbog toga što su ptice, kao i sada, daleko rjeđe od riba i beskralježnjaka, a dijelom i zbog toga što su ptice lakše izbjegavale muljeve, jame katrana, vulkanske erupcije i druge geološke pojave koje su zarobile životinje i sačuvale tragove istih. Znanstvenici su pronašli samo deset netaknutih fosiliziranih kostura najstarije poznate ptice, Arheopteryx, koja je živjela na kraju jurskog razdoblja, prije oko 145 milijuna godina.
Zhou, koji radi na Institutu za paleontologiju i paleoantropologiju kralježnjaka (IVPP) Kineske akademije znanosti u Pekingu, vjerovao je da bi izvanredni koštani slojevi u Liaoningu mogli popuniti neke od mnogih praznina u evidenciji fosila najranijih ptica. Ne bi mogao biti proročkiji. U posljednjih 15 godina, tisuće izvrsno sačuvanih fosilnih ptica pojavile su se iz drevnog korita jezera, zvanog Yixian Formation. Regija je također donijela zapanjujuće primjerke dinosaura, poput sličnih nikada ranije. Kao rezultat, Kina je bila ključna za rješavanje jednog od najvećih pitanja znanosti dinosaura u posljednjih 150 godina: stvarni odnos ptica i dinosaura.
Ideja da ptice - najraznovrsnija skupina kopnenih kralježnjaka, s gotovo 10 000 živih vrsta - potječe izravno iz dinosaura, nije nova. Podignuo ga je engleski biolog Thomas Henry Huxley u svom traktatu iz 1870., Daljnji dokazi o srodnosti dinosaurskih gmazova i ptica . Huxley, poznati anatom, možda najbolje zapamćen po svojoj burnoj obrani teorije evolucije Charlesa Darwina, vidio je malu razliku između koštane strukture Compsognathusa, dinosaura koji nije veći od purana, i Archeopteryxa, koji je otkriven u Njemačkoj i opisan 1861. godine. Kad je Huxley pogledao nojeve i druge moderne ptice, ugledao je sitne dinosauruse. Ako se kosti nogu pileće kokoši povećaju i fosiliziraju, primijetio je, "ništa od njihovih znakova ne bi moglo spriječiti da ih uputimo prema dinosauri ".
Ipak, tijekom desetljeća istraživači koji su sumnjali u vezu dinosaur-ptica također su iznijeli dobre anatomske argumente. Rekli su da dinosaurusi nemaju mnoštvo obilježja koja su izrazito ptičja, uključujući vrpce zglobova ili spojene klavikule; kosti prošarane zračnim džepovima; fleksibilni zglobovi zgloba; i stopala s tri prsta. Štoviše, pozicionirana veza činila se protivno onome što su svi mislili da znaju: da su ptice male, inteligentne, brze, toplokrvne duhove, dok su dinosaurusi - od Grka za "strašno veliki gušter" - bili hladnokrvna, tmurna, brbljava, gmizava stvorenja,
Krajem 1960-ih, fosilizirani kostur dinosaura iz Montane počeo je potkopati tu pretpostavku. Deinonychus, ili "užasna kandža" nakon srpastog talona na svakoj stražnjoj nozi, stajao je oko 11 stopa od glave do repa i bio je glomazni grabežljivac. Štoviše, njegova koštana struktura bila je slična onoj u Archeopteryxu . Ubrzo su znanstvenici prikupljali druge intrigantne fizičke dokaze i otkrili da su stopljene klavikune uobičajene kod dinosaura. Deinonychus i Velociraptor kosti su imale zračne džepove i fleksibilne zglobove zgloba. Svojstva dinosaura cijelo su vrijeme izgledala više nalik na ptice. "Sve te stvari izvučene su iz definicije ptica", kaže paleontolog Matthew Carrano iz Nacionalnog muzeja prirodne povijesti Smithsonian.
No, postojala je jedna važna osobina koja nije pronađena u dinosaurusa, a malo je stručnjaka osjećalo se ugodno tvrdeći da su pileći i triceratopi srodni sve dok ne dobiju dokaze za tu nedostajuću anatomsku vezu: perje.
Siromašan kineski poljoprivrednik, Li Yingfang, napravio je jedan od najvećih fosilnih nalaza svih vremena, u kolovozu 1996. godine, u selu Sihetun, sat vremena vožnje od mjesta na kojem sam se bavio fosilnom ribom. "Kopala sam rupe za sadnju drveća", prisjeća se Li, koja sada ima stalno zaposlenje u muzeju dinosaura koji je izgrađen na tom mjestu. Iz rupe je otkrio ploču škriljaca dugačku dva metra. Iskusni lovac na fosile, Li je podijelio ploču i promatrao stvorenje za razliku od bilo koga koga je vidio. Kostur je imao lubanju nalik na ptice, dugi rep i utiske o tome što izgledalo kao građevine poput perja.
Zbog perja, Ji Qiang, tadašnji direktor Nacionalnog geološkog muzeja, koji je kupio jednu od Li-ovih ploča, pretpostavljao je da je riječ o novoj vrsti primitivne ptice. No, ostali kineski paleontolozi bili su uvjereni da se radi o dinosaurusu.
U posjeti Pekingu tog listopada, Philip Currie, paleontolog sada na Sveučilištu Alberta, vidio je uzorak i shvatio da će mu paleontologija okrenuti glavu. Sljedećeg mjeseca Currie, dugogodišnja Kina, pokazao ju je kolegama na godišnjem sastanku Paleontologije društva kralježnjaka. Slika je ukrala predstavu. "Bio je tako nevjerojatan fosil", sjeća se paleontolog Hans-Dieter Sues iz Nacionalnog prirodoslovnog muzeja. „Senzacionalno.” Zapadni paleontolozi ubrzo su hodočastili u Peking kako bi vidjeli fosil. "Vratili su se omamljeni", kaže Sues.
Unatoč perju, kostur nije ostavio nikakve sumnje da je nova vrsta, nazvana Sinosauropteryx, što znači "krilo kineskog guštera", bila dinosaurusa. Živio je prije oko 125 milijuna godina, na temelju datiranja radioaktivnih elemenata u sedimentima koji su se nalazili u fosilu. Njegovi integrirani vlakna - duge, tanke strukture koje strše iz ljuskave kože - uvjerile su većinu paleontologa da je životinja prvi pernat dinosaur ikad otkopan. Na tom je mjestu otkriveno desetak dinosaura sa nitima ili perjem.
Analizirajući uzorke iz Kine, paleontolozi su popunili praznine u fosilnom zapisu i pronašli evolucijske odnose među različitim dinosaurima. Fosili su svima, osim nekolicini skeptika, konačno potvrdili da ptice potječu od dinosaura i da su živi predstavnici roda dinosaura zvanog Maniraptorani.
Većina dinosaura nije bila dio roda koje su rodile ptice; zauzeli su druge grane stabla dinosaura. U stvari, Sinosauropteryx bio je ono što paleontolozi nazivaju ne-ptičjeg dinosaura, iako je imao perje. Ovaj je uvid natjerao paleontologe da revidiraju svoje stavove o drugim ne-ptičjim dinosaurima, poput zloglasnog jedeca mesa Velociraptor, pa čak i nekih članova skupine tiranozaura. I oni su vjerojatno bili ukrašeni perjem.
Obilje perjanskih fosila omogućilo je paleontolozima da ispitaju temeljno pitanje: Zašto se razvijalo perje? Danas je jasno da perje obavlja mnoge funkcije: pomaže pticama da zadrže tjelesnu toplinu, odbijaju vodu i privlače partnera. I naravno pomažu letu - ali ne uvijek, kako to pokazuju nojevi i pingvini koji imaju perje, ali ne lete. Mnogi pernati dinosauri nisu imali krila ili su bili preteški, u odnosu na duljinu pernatih udova, da bi letjeli.
Dešifriranje načina na koji se perje usitnjava kroz vjekove od vretenastih vlakana do osjetljivih instrumenata leta osvijetlilo bi prijelaz dinosaura u ptice i kako će prirodna selekcija krivotvoriti ovu složenu osobinu. Malo znanstvenika poznaje drevna pera intimnije od Xu Xinga iz IVPP-a. Otkrio je 40 vrsta dinosaura - više nego bilo koji drugi živi znanstvenik - iz cijele Kine. Njegov ured u IVPP-u, preko puta pekinškog zoološkog vrta, zatrpan je fosilima i odljevima.
Xu predviđa evoluciju pera kao inkrementalni proces. Perje u svom najprimitivnijem obliku bili su pojedinačni niti, nalik na perje, koje su isticale iz kože gmazova. Te jednostavne strukture sežu unatrag; čak su i pterodaktili imali svojevrsne filamente. Xu sugerira da je evolucija perja možda započela u zajedničkom pretku pterodaktila i dinosaura - prije gotovo 240 milijuna godina ili oko 95 milijuna godina prije Arheopteryxa .
Nakon pojave pojedinačnih filamenata, u bazama su se spojile više niti. Potom su se u zapisu o fosilima pojavile uparene bodlje koje pucaju s središnjeg vratila. Na kraju su gusti redovi isprepletenih stapki oblikovali ravnu površinu: osnovni nacrt takozvanog pernatog perja modernih ptica. Sve ove vrste perja pronađene su u fosilnim dojmovima o tepodima, podredu dinosaura koji uključuje Tyrannosaurus rex, kao i ptice i druge Maniraptorane.
Fileti se nalaze i drugdje u obiteljskom stablu dinosaura, i to u vrstama koje su daleko udaljene od teropoda, poput Psittacosaurusa, biljojeda s papiga koji je nastao prije oko 130 milijuna godina. Uz rep je imao rijetke niti. Nije jasno zašto se vlakna pojavljuju u nekim linijama dinosaura, ali u drugima. "Jedna je mogućnost da su se strukture poput pera razvile vrlo rano u povijesti dinosaura", kaže Xu, a neke su skupine održavale strukture, dok su ih druge grupe izgubile. "Ali konačno, u Maniraptoranaca se perje stabiliziralo i evoluiralo u moderno perje", kaže on. Ili su se niti mogle razvijati neovisno u različito vrijeme. Kako Sues ističe, "Čini se da genetski nije trik pretvoriti vagu u nit."
Izvorno su pojedinačni filamenti možda mogli biti za prikaz, ekvivalent dinosaurusa u paunovom iridescentnom oplođu. Živopisni dokaz te teorije pojavio se kad su znanstvenici otkrili prave boje perja starog 125 milijuna godina. Ptičje perje i ljuske gmazova sadrže melanosome - sićušne vrećice u kojima se nalaze sorte pigmenta melanina. Mnogi paleontolozi sumnjali su da perje dinosaura također sadrži melanosome. U laboratoriji Mikea Bentona na Sveučilištu u Bristolu, ZPHP-ov Zhang Fucheng proveo je više od godinu dana u potrazi za melanosomima na fotografijama fosila ptica i dinosaura snimljenih elektronskim mikroskopom. Zhang je marljivost isplatio 2009. godine kada je u Confuciusornisu utvrdio melanosome koji sadrže eumelanin, koji perje daje sivu ili crnu nijansu, i feomelanin, koji im daje kesten do crvenkasto-smeđe boje. Perje životinje imalo je mrlje bijele, crne i narančasto-smeđe boje.
Sinosauropteryx je bio još zapanjujući. Zhang je otkrio da su vlakna koja padaju niz njegova leđa i rep učinila da dinosaurus izgleda kao narančasto-bijela prugasta brijačka palica. Takav živopisan uzorak sugerira da su "perje prvo nastale kao agensi za prikaz u boji", kaže Benton.
Rano perje je moglo poslužiti u druge svrhe. Šuplja vlakna mogu razasuti toplinu, kao što to danas djeluju suvremeni gušteri. Drugi paleontolozi nagađaju da se perje prvo razvilo da bi zadržalo toplinu. Primjerni primjer dolazi iz fosila Oviraptora - theropod iskopan u Mongoliji koji je živio prije oko 75 milijuna godina - čučnujući iznad gnijezda ispunjenih jajima. Oviraptori su zataknuli noge u sredinu kvačila i zagrlili ih periferijom dugim prednjim udovima - položaj koji ima čudesnu sličnost prokrvljenim pticama koje drže svoja jaja. Dinosaurusi vezani uz Oviraptor bili su prekriveni pernatim perjem, što sugerira da je i Oviraptor . "Sjesti na takvo gnijezdo imalo je smisla samo ako ima perje", kako bi nježno izoliralo svoje mladiće, kaže Sues.
Perje je, naravno, s vremenom postalo instrument leta. Neki paleontolozi predviđaju scenarij u kojem su dinosaurusi koristili perje kako bi im pomogli da prvi put okupiraju drveće. "Budući da su dinosauri imali zglobne gležnjeve, nisu mogli rotirati noge i nisu se mogli dobro popeti. Možda im je perje pomoglo da skupljaju krošnje drveća", kaže Carrano. Dječje ptice primarno prizemnih vrsta poput purana koriste svoja krila na ovaj način. Perje je možda postalo sve više aerodinamično tijekom milijuna godina, što je na kraju omogućilo dinosaurima da klize s drveta na stablo. Pojedinci sposobni izvršiti takav podvig možda su mogli doprijeti do novih izvora hrane ili bolje izbjegavati grabežljivce - te ih prenijeti na sljedeće generacije.
Jedan od najčešćih primjeraka koji je potekao iz škriljaca u Liaoningovu je Microraptor, koji je Xu otkrio 2003. Zvijer teške duljine bila je dugačka stopala ili dvije i nagnula je vagu na samo dva kilograma. Mikroraptor iz obitelji Dromaeosaur nije bio predak ptica, ali bio je i za razliku od svih prethodno otkrivenih pernatih dinosaura. Xu ga naziva "četverokrilnim" dinosaurom jer je na rukama i nogama imao dugačko perasto perje. Xu, zbog svog stopljenog prsnog koša i asimetričnog perja, sigurno bi mogao kliznuti s drveta na stablo, a možda je čak i bio bolji u letenju pod vlastitom snagom nego što je to bio Archeopteryx .
Prošle godine Xu je otkrio još jednu vrstu četverokrilnog dinosaura, također u Liaoningu. Osim što pokazuje da četverokrilni let nije bio pahulja, nova vrsta, Anchiornis huxleyi, nazvana u čast Thomasa Henryja Huxleyja, najraniji je poznati pernati dinosaur. Dolazi iz ležišta u koritu Jurja starih 155 do 160 milijuna godina. Nalaz je otklonio konačni prigovor evolucijskoj vezi ptica i dinosaura. Godinama su skeptici podizali takozvani vremenski paradoks: nije bilo pernatih dinosaura starijih od Arheopteryxa pa ptice nisu mogle proizaći iz dinosaura. Sada se taj argument otpuhao: Anchiornis je milijunima godina stariji od Archeopteryxa .
Četverokrilni dinosauri bili su na kraju mrtva grana na drvetu života; oni nestaju iz zapisa fosila prije oko 80 milijuna godina. Njihova smrt ostavila je samo jednu liniju dinosaura sposobnu za let: ptice.
Kad su dinosauri evoluirali u ptice? Teško je reći. "Duboko u evolucijskoj povijesti izuzetno je teško povući granicu između ptica i dinosaura", kaže Xu. Osim manjih razlika u obliku kralježaka vrata i relativnoj duljini ruku, rane ptice i njihov Maniraptoran rod, kao što je Velociraptor, izgledaju vrlo slično.
"Da je danas otkriven Arheopteryx, mislim da ga ne biste nazvali pticom. Nazivali biste ga pernatim dinosaurusom", kaže Carrano. Još uvijek se naziva i prva ptica, ali više zbog povijesnih razloga, nego zato što je najstarija ili najbolja utjelovljenje osobina nalik pticama.
S druge strane, Confuciusornis, koji je posjedovao prvi kljun i najraniji pigostyle, odnosno spojene repne kralježake koji podupiru perje, doista izgleda poput ptice. "Prošao je test njuhanja", kaže Carrano.
Otkako je posljednji od neprvaskih dinosaura izumro prije 65 milijuna godina tijekom masovnog izumiranja koje je zatvorilo zavjesu u krednom razdoblju, ptice su razvile druge karakteristike koje su ih izdvojile od dinosaura. Moderne ptice imaju veći metabolizam nego čak i najsmješniji Velociraptor ikad. Zubi su nestali u nekom trenutku evolucijske povijesti ptica. Ptice u obliku repova postale su kraće, njihove leteće vještine postale su bolje, a mozak im je veći od dinosaura. A moderne ptice, za razliku od svojih Maniraptoranskih predaka, imaju veliki nožni prst koji odskače od ostalih nožnih prstiju, što omogućuje pticama da se udišu. "Postepeno prelazite iz dugačkih ruku i ogromnih ruku nevijačkih Maniraptorana u nešto što nalikuje pilećem krilu koje ste dobili u KFC-u", kaže Sues. S obzirom na opseg tih ptičjih adaptacija, nije ni čudo što je evolucijska veza između dinosaurusa i ptica, kao što ih znamo, ostala skrivena sve dok paleontolozi nisu započeli analizu bogatih podataka o fosilima iz Kine.
Chaoyang je dramatični kineski grad s prašnjavim ulicama; u svojim mračnijim uglovima podsjeća na krupne američke gradove iz rudnika ugljena iz 19. stoljeća. Ali za kolekcionare fosila, Chaoyang je raj, samo sat vremena vožnje od nekih od najproduktivnijih kreveta Yixian Formacije.
Jedna ulica prekrivena je trgovinama koje prodaju yuhuashi ili riblje fosile. Uokvireni fosili ugrađeni u škriljac, često u zrcalne parove, mogu se dobiti za dolar ili dva. Popularna stavka je mozaik u kojem nekoliko desetaka malih ploča tvore kartu Kine; čini se da se fosilne ribe plivaju prema glavnom gradu Pekingu (i nijedna karta nije potpuna bez ribe koja predstavlja Tajvan). Trgovci prodaju fosilizirane insekte, rakove i biljke. Povremeno, unatoč zakonima koji zabranjuju trgovinu fosilima znanstvene vrijednosti, poznati su manje sumnjivi trgovci koji prodaju fosile dinosaura. Najvažniji primjerci, kaže Zhou, „nisu otkriveni naučnicima u gradskim trgovinama fosila, već u kućama trgovaca ili poljoprivrednika koji su ih iskopali“.
Osim Sinosauropteryx-a, nekoliko drugih otkrivenih primjeraka otkrilo se preko amatera, a ne znanstvenih iskopavanja. Zhou i njegovi kolege izazov su pronaći vruće primjerke prije nego što nestanu u privatnim kolekcijama. Tako su Zhou i njegov kolega Zhang Jiangyong, specijalist za drevne ribe na IVPP-u, došli u provinciju Liaoning kako bi provjerili ima li fosila kojima su trgovci, prijateljski nastrojeni prema njima, doskora u ruke.
Većina zaliha u fosilnicama potiče od poljoprivrednika koji se bacaju na fosilne krevete kada ne obrađuju svoja polja. Sitni dobro očuvani primjerak ribe može svojem pronalazaču dati ekvivalent od 25 centi, dovoljno za topli obrok. Pernati dinosaur može zaraditi nekoliko tisuća dolara, godišnju zaradu ili više. Destruktivna kao i za fosilne slojeve, ova paleo ekonomija pomogla je prepisati pretpovijest.
Zhou uzima ploču i promatra je kroz svoje naočale ožičene žicom. "Predsjedavajući, dođi ovamo i pogledaj", kaže Zhou Zhangu (koji je zaigrao svoj zaigrani nadimak kao predsjednik Sindikata radnika IVPP-a). Zhang ispituje uzorak i dodaje ga u hrpu koja će biti odvučena natrag u Peking na studij - i, ako imaju sreće, otkriti drugu skrivenu granu stabla života.
Richard Stone pisao je o ukopu u Stonehengeu, rijetkoj antilopi i tajanstvenim tibetanskim kulama za Smithsonian-a .
Ključno kinesko otkriće bila je primitivna ptica zvana Confuciusornis, koju je identificirao Zhou Zhonghe. (Stefen Chow) 
Otkrivač više vrsta dinosaura nego bilo koji drugi živi znanstvenik, Xu Xing, s glistama papiga s psittakosaurusom, kaže da neki dinosauri imaju osobine u obliku ptica, uključujući perje. (Stefen Chow) 
Yixijeva tvorba također je dala Sinosauropteryx , prvi fizički dokaz pernatog dinosaura. (IVPP, Peking) 
Neki od njegovih fosila su tako dobro očuvani da znanstvenici mogu vidjeti tragove staničnih struktura koje sadrže pigmente. Nalaz je doveo do živopisnih pogleda na životinju veličine mačke, sve do prugastog repa. (Chuang Zhao i Lida Xing) 
Autor, Richard Stone, na nalazištu fosila. (Ljubaznošću Richarda Stonea) 
Udžbenici kažu da je Archeopteryx, koji je živio prije nekih 150 milijuna godina, prva ptica. (Roger Peterson / National Geographic Stock) 
Neki paleontolozi sada kažu da je Archeopteryx možda bio pernati ne-ptičarski dinosaur. (Kim Amos / Knjižnica znanosti fotografija / Istraživači fotografija) 
Neki dinosaurusi bavili su se izrazito ptičjim ponašanjem, poput gniježđenja i prostiranja. Ovdje je djelomično rekonstruiran fosil Oviraptor iz Mongolije s 20 jaja. (Getty Images) 
Jedan od najneočekivanijih kineskih fosila u Microraptoru . Imao je četiri pernata udova i gotovo je mogao letjeti. Ali za razliku od ptica, nije izbjeglo istrebljenje. (Matt Cashore / Sveučilište Notre Dame) 
U posljednjih 15 godina, tisuće izvrsno sačuvanih fosilnih ptica pojavile su se iz drevnog korita jezera, zvanog Yixian Formation. (Guilbert Gates)
