القاعدة الخفيّة لريش الطيور.. كيف تطور الطيران من الديناصورات إلى الطيور الحديثة؟

كشفت دراسة جديدة نُشرت في مجلة "PNAS" عن قواعد محددة لريش الطيران، والتي تُظهر خصائص مشتركة بين جميع الطيور الطائرة. تُسهم هذه الاكتشافات في فهم كيفية تطور الديناصورات إلى طيور قادرة على الطيران. على الرغم من أن ليس كل الديناصورات تطورت إلى طيور، إلا أن جميع الطيور المعاصرة تُعد من نسل الديناصورات، وهي الناجية من الانقراض الجماعي الذي أحدثه اصطدام كويكب بالأرض قبل 66 مليون عام.

قبل ذلك الحدث بزمن طويل، بدأت مجموعة من الديناصورات تُعرف بـ "Penneraptorans" بتطوير الريش والقدرة على الطيران. يُعتقد أن الوظيفة الأولية للريش لم تكن الطيران بل كانت لأغراض أخرى كالعزل الحراري أو جذب الشريك، كما هو الحال مع "Velociraptor" الذي كان له ريش ولكنه لم يكن قادرًا على الطيران.

لا يمكن لعلماء الحفريات العودة بالزمن إلى العصر الطباشيري لمشاهدة الديناصورات وهي تطير، لكنهم يعتمدون على الأدلة المستنبطة من الهياكل العظمية المتحجرة والريش المحفوظ لتحديد الأنواع التي كانت قادرة على الطيران الحقيقي. على سبيل المثال، الطيور القادرة على الطيران تمتلك ريشًا أساسيًا طويلًا وغير متماثل على طول حواف أجنحتها، بينما تمتلك الطيور غير القادرة على الطيران ريشًا متماثلًا.

أسفر تعاون بين جينغماي أوكونور، عالم الحفريات بالمتحف الميداني في شيكاغو، ويوسف كيات، الباحث ما بعد الدكتوراه، عن دراسة تفصيلية حول ريش الديناصورات وتطورها إلى طيور. أوضح أوكونور أن كيات، المتخصص في علم الطيور، ركز في بحثه على علاقة عدد ونمط ريش الجناح بطول عظم الذراع المرتبط به، ومدى التماثل في ريش طيران الطيور.

كشفت الدراسة، التي شملت تحليل ريش 346 نوعًا مختلفًا من الطيور المحفوظة في متاحف حول العالم، عن سمات موحدة بين الطيور الطائرة. على وجه الخصوص، تمتلك الطيور الطائرة بين تسعة وإحدى عشرة ريشة أساسية، بينما يختلف العدد بشكل كبير في الطيور غير القادرة على الطيران، مثل البطريق الذي لديه أكثر من 40 ريشة.

أبرز كيات مدى إثارة هذا الاكتشاف، مشيرًا إلى أنه على الرغم من التنوع الكبير في أنماط الطيران بين الطيور المعاصرة، إلا أنها جميعًا تتشارك في هذه الخاصية المتعلقة بعدد الريش الأساسي. وأضاف أنه متفاجئ من أن هذه السمة لم تُلاحظ من قبل.

من خلال تطبيق هذه البيانات على الشجرة التطورية الشاملة للطيور، توصل كيات وأوكونور إلى أن تطور عدد مختلف من الريش الأساسي يتطلب فترات طويلة من الزمن الجيولوجي، كما أكد أوكونور أن التغيير في هذه السمة يحدث ببطء شديد عبر العصور.

في سياق البحث المستفيض عن أصول الطيران في الديناصورات، أجرى الباحثون، بما في ذلك جينغماي أوكونور من المتحف الميداني في شيكاغو ويوسف كيات، دراسة شملت 65 عينة أحفورية تمثل 35 نوعًا مختلفًا من الديناصورات ذات الريش والطيور المنقرضة. استخدم الباحثون النتائج المستخلصة من دراسة الطيور الحديثة لاستقراء المعلومات المتعلقة بالحفريات، مما سمح لهم بتحديد إمكانية الطيران في الأنواع الأحفورية وإمكانية ذلك لأسلافها.

تم تحليل الديناصور ذو الريش Caudipteryx، الذي كان يمتلك تسعة ريشات أساسية متناظرة تقريبًا، مما يشير إلى أن الطيران كان مستحيلًا بالنسبة له. تشير الدراسات إلى أنه ربما كان لديه سلف قادر على الطيران، لكن هذه القدرة فُقدت بمرور الزمن. على الرغم من عدم قدرة Caudipteryx على الطيران، فقد احتفظ بالعدد نفسه من الريش الأساسي، مما يدل على بطء التغير في هذه السمة عبر الزمن الجيولوجي.

أظهرت الدراسة أيضًا أن الأجنحة والريش في بعض الحفريات الأخرى يمكن تفسيرها على أنها قابلة للطيران، بما في ذلك تلك الخاصة بالأركيوبتركس والميكرورابتور، مما يقدم دلائل جديدة حول تطور الطيران في الديناصورات.

تساهم هذه النتائج في النقاش العلمي حول ما إذا كان الطيران قد تطور مرة واحدة فقط أو عدة مرات بشكل منفصل في الديناصورات. تشير البيانات إلى أن الطيران ربما تطور مرة واحدة فقط، مما يعزز فهمنا لتاريخ تطور الطيران في هذه المجموعة.

تقدم الدراسة، التي تجمع بين المعلومات من الطيور الحديثة والحفريات الأحفورية، رؤى جديدة حول تطور الريش والأجنحة، وهي إحدى أبرز السمات التطورية في الفقاريات. من خلال دمج هذه المعارف، يمكن للعلماء تحسين فهمهم للعمليات التطورية التي أدت إلى ظهور الطيور وقدرتها على الطيران، مما يبرز أهمية النهج المتعدد التخصصات في البحث العلمي.

يؤكد أوكونور على أهمية الطيران والريش في نجاح الديناصورات ذوات الأقدام، بما في ذلك الطيور، كواحدة من أكثر سلالات الفقاريات نجاحًا على الأرض. يُظهر البحث كيف أن تطور هذه السمات المميزة ساهم في هذا النجاح الكبير، مما يعطي نظرة عميقة على تاريخ تطور هذه المجموعة المذهلة من الكائنات.