113 millió éves toll írja át mindazt, amit eddig a tollak kialakulásáról gondoltunk

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

Színes, madarakéra emlékeztető tollai voltak a Tupandactylusnak, egy a 145 millió évvel ezelőtt kezdődött kréta időszakban élt pteroszaurusznak – derül ki egy szenzációs fosszília vizsgálatából, ami felforgathatja mindazt, amit a tollak korai kialakulásáról gondoltunk.

A ma délután a Nature folyóiratban közölt kutatás alapján egyes pteroszauruszok tollai pigmenteket tartalmaztak, amelyek bár a repülésben nem segítették őket, a hőszabályozás mellett vizuális kommunikációra is alkalmasak lehettek. Az eredmény emellett azt jelentené, hogy a legelső tollak, amelyek a bőrön elhelyezkedő szaruképletek, az eddig gondoltnál több tízmillió évvel régebben, a madarakat is magukba foglaló theropod dinoszauruszok megjelenése előtt alakultak ki.

A Tupandactylus művészi rekonstrukciójaIllusztráció: Bob Nicholls

Aude Cincotta, a Belga Királyi Természettudományi Intézet és Maria McNamara, a írországi Cork Egyetem paleontológusai, illetve kollégáik egy különlegesen jól megmaradt, a brazíliai Araripe-medencében található Crato formációból előkerült koponya fosszíliát vizsgáltak. A Tupandactylus imperatornak elnevezett pteroszaurusz a kora krétában élt, 113 millió éve, és ősei eredetileg Ázsiából származtak. A kutatók a pteroszaurusz koponyataréjának megőrződött kültakaróján két tolltípust azonosítottak, a taréj egyik részén egyszerűbb, nem elágazó szálakat, másik részén pedig elágazó, a madarak tollaihoz jobban hasonlító struktúrákat.

pteroszauruszok a földtörténeti középidő ikonikus hüllői, az első gerincesek, amelyek elsajátították az aktív repülés képességét. A késő triászban megjelent állatok, amint arról korábban részletesen írtunk, a dinoszauruszok közeli rokonai voltak, velük együtt alkotva az Avemetatarsalia csoportot, és apró, dinoszauruszokra emlékeztető hüllőkből alakultak ki. Az eddig is ismert volt, hogy a membrános szárnyakkal rendelkező pteroszauruszok fejét és testét apró, struktúrájukban hajra emlékeztető szálak (pycnofibers) borították, amelyek a hőszabályozásért lehettek felelősek. 

Pteroszauruszok a levegőbenFotó: Chuang Zhao

Egy 2019-ben a Nature Ecology & Evolution folyóiratban publikált kutatás viszont komplex, elágazó szerkezetű „proto-tollakat” azonosított két pteroszaurusz-fosszílián, amikre addig kizárólag coelurosauriákhoz tartozó theropod dinoszauruszoknál bukkantak paleontológusok. Bár mások kétségbe vonták, hogy ezek valóban tollak lennének (erre a szerzők reagáltak), az új kutatás alátámasztani látszik a korábbi eredményt.

Cincotta, McNamara és kollégáik most először találtak egy pteroszaurusznál IIIa típusú tollszerkezeteket, amelyekről a tollszár teljes hosszában rövid szálak ágaznak le. Ez a kutatókat egy theropod dinoszauruszok közé tartozó raptornál (Dromaeosauridae), az 1999-ben Kínában felfedezett Sinornithosaurus milleniinél megfigyelt tollakra emlékezteti. A lelet vizsgálata során kizárták azt is, hogy a megfigyelt struktúrák a fosszilizálódás folyamata során jöttek volna létre, mivel azokat nem egymásra helyeződő szálak vagy a szálak bomlása eredményezte.

Mikor lett született a toll?

Ezután arra voltak kíváncsiak, hogy mikor alakulhattak ki az első, tollszerű struktúrák. Ehhez az élőlények evolúciós rokonsági kapcsolatait felderítő filogenetikai vizsgálatot végeztek az összes olyan ismert nem-madár dinoszauruszon és pteroszauruszon, amelynek tollai voltak. Kiderült, hogy a legvalószínűbb forgatókönyv szerint a tollak kezdetleges változata a dinoszauruszok és pteroszauruszok közös őseiben, az avemetatarsalia hüllőkben jelent meg a késő triászban, és nem jóval később a theropod dinoszauruszokban. Bár ez nem zárja ki, hogy a tollak egymástól függetlenül jöttek létre a dinoszauruszokban és a pteroszauruszokban, a kutatóknak egyelőre a közös eredet tűnik valószínűnek, és az, hogy a tollak az idő elteltével egyre komplexebbé váltak. 

A pteroszaurusz bőrszövetében, szálaiban, és tollaiban azonosított, eltérő alakú melanoszómák elektronmikroszkópos felvételekenFotó: Cincotta et al., Nature 2022

A tollak részletes, pásztázó elektronmikroszkóppal végzett vizsgálata a kutatók meglepetésére ovális és elnyújtott alakú, parányi kapszulákat tárt fel, amelyeket sötét színű, melanin pigmentet tartalmazó sejtszervecskékként, azaz melanoszómákként értelmeznek. A Tupandactylus azonban még egy különlegességet tartogatott, a melanoszómák alakja ugyanis eltér a taréjon lévő bőrszövetben, az egyszerűbb szálakban és a tollakban, azaz szövetre, szálra vagy tollra nézve specifikus. A melanoszómák így eltérő színt biztosíthattak a szálaknak és tollaknak, és feltehető, hogy kulcsszerepet játszottak a színes tollazat létrehozásában, csakúgy, mint a mai madaraknál. Ezáltal a Tupandactylus taréján lévő tollak nemcsak a hőszabályozásba segíthettek be, hanem a vizuális kommunikációba is.

Mindez azt valószínűsíti, hogy a tollak színét adó melanoszómák alakját és kémiai összetételét meghatározó genetikai szabályozórendszer már nagyon korán, a tollak kialakulásakor jelen lehetett a pteroszauruszok és a dinoszauruszok triász időszakban élt közös őseiben. Ez egyben azt is jelzi, hogy a tollaknak kezdetben hőszabályozási és vizuális kommunikációs szerepük volt, még jóval azelőtt, hogy a madárszerű dinoszauruszok a levegőbe emelkedtek volna. 

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: