Autor: Piotr Gryz Korekta: Maciej Ziegler
Niemożliwe stało się możliwe
Już od początku istnienia nauki zwanej paleontologią naukowcy, rekonstruując różne kopalne zwierzęta, starali się odtworzyć ich wygląd za życia. W wielu przypadkach udawało się to ustalić dość dokładnie, lecz zawsze pozostawała jedna niewiadoma – jak były ubarwione. Różni naukowcy i artyści mieli więc swoje wizje dotyczące ich barw. Bazowały one przeważnie na wyglądzie gatunków blisko spokrewnionych lub żyjących w podobnym środowisku. Czasami też niektóre skamieniałości były tak świetnie zachowane, że dostarczały nam ubogich informacji na ten temat. Tak było np. w przypadku niektórych skamieniałych ptaków, znalezionych w niemieckiej kopalni Messel (Messelirrisor). Pióra były tak świetnie zachowane, że było widać ich jasną bądź ciemną barwę. Jednak ciemnym lub jasnym kolorem mógł być każdy z bogatej palety barw. Wydawało się więc, że nigdy nie będziemy mieli 100% pewności w tej kwestii.
Jak się jednak okazało, w nauce nie ma rzeczy niemożliwych i niespodziewanie w ciemnym tunelu pojawiło się jasne światełko. Przyczynił się do tego Jakob Vinther, doktorant z Uniwersytetu Yale. W 2008 r. oglądał on pod mikroskopem znalezione w Brazylii skamieniałe pióro sprzed ok. 100 milionów lat. Pióro to było już wcześniej przedmiotem badań, gdyż co ciekawe, podobnie jak w skamieniałościach z Niemiec, widać było na nim ciemne i jasne prążki. Vinther na fotografiach tego pióra wykonanych przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego zauważył owalne struktury o dł. 1-2 μm. Autorzy wcześniejszych prac uznali je za skamieniałe bakterie, lecz jedna rzecz była dziwna. Otóż te długie struktury występowały jedynie w ciemnej części pióra. Wg. Vinthera i współpracującego z nim D. Briggsa bakterie nie miały żadnego powodu, by sytuować się wyłącznie w określonej części piór. Musiało więc być to coś innego. Naukowcy wyciągnęli więc wniosek, że owe struktury to nie - jak uważano wcześniej - bakterie, lecz pozostałości melanosomów, które są owalnymi ciałkami, zawierającymi barwnik. To właśnie one są odpowiedzialne za barwy upierzenia ptaków i mają je wszystkie gatunki współcześnie żyjące. Według Vinthera melanosomy zachowały przez miliony lat swój owalny kształt właśnie dzięki zawartemu w nich barwnikowi - melaninie. Wyróżniamy jednak kilka rodzajów tych organelli. Te zawierające melaninę nazywane są eumelansomami i mają blaszkowato-eliptyczny kształt. Oprócz nich występują jednak też feomelanosomy, które mają odmienny, okrągły kształt. W nich też występują inne czerwonawo-brązowe lub żółte pigmenty. Jak się wkrótce okazało, one również zachowują się w skamieniałościach.
Vinther zbadał ponadto skamieniałą czaszkę ptaka z osadów duńskiej formacji Fur, datowaną na wczesny eocen. Przy czaszce tego nieopisanego jeszcze gatunku również zachowały się pióra. W piórach tego ptaka także występowały melanosomy i były one podobne do tych z badanego wcześniej pióra pod względem kształtu, wielkości i ustawienia. Potwierdzało to więc to, co zaobserwowano w piórze z Brazylii. Zbadanie obu okazów nie pozwoliło może na ustalenie ich dokładnej barwy, ale za to udowodniło, że wspomniane struktury zachowują się w zapisie kopalnym. Był to wiec pierwszy wielki krok w kierunku poznania barw zwierząt z przeszłości. Vinther więc nie próżnował i szedł za ciosem.
Fot. 1: Skamieniałe pióro konturowe z kopalni Messel (SMF ME 3850) - dowód występowania barw strukturalnych u ptaków sprzed 47 Ma
a) skamieniałe pióro; okienko przedstawia dalsze promienie z refleksyjnymi promykami;
b-e) SEM próbek odpowiednika (dodatkowy materiał);
b) dalsza część gałęzi promienia;
c) powierzchnia promyka z warstwą melanosomów;
d) podstawa promyka i jego uwiązanie do gałęzi promienia; zauważalny brak melanosomów na gałęzi
e) przekrój poprzeczny promyka z widoczną cienką zewnętrzną warstwą melanosomów i ustawionymi szeregowo melanosomami wewnątrz
Oznaczenia: R- gałąź z luźno ustawionymi w szeregu melanosomami; BB - promyki z cienka powierzchnią melanosomów; strzałki pokazuja granicę komórki
Skala: a) 5mm, okienko 1mm; b) 50 µm; c,d) 2 µm e) 1 µm
Źródło: http://www.jakobvinther.com / Biology Letters
Rok później Vinther opublikował kolejną pracę o badaniach skamieniałego pióra, pochodzącego tym razem sprzed ok. 47 Ma, z kopalni Messel w Niemczech. W toku badań ustalił, że występują w nim oba rodzaje melanosomów, które ponadto układają się w piórze w warstwy. Podobny stan rzeczy zauważył również w piórach niektórych współczesnych ptaków. Układ warstw w skamieniałym piórze najbardziej przypominał ten u dzisiejszych szpaków i kacyków. Ptaki te mają czarne, opalizujące upierzenie. Wniosek był więc taki, że właściciel tego pióra również posiadał podobne. Autor więc w swej pracy dał nam dowód na to, że barwy strukturalne posiadały ptaki już prawie 50 milionów lat temu. Ponadto wykazał, że oprócz wielkości i kształtu melanosomów bardzo istotny jest również sposób, w jaki są rozmieszczone oraz ich ilość na badanym fragmencie.
Fot. 2: Barwy strukturalne u ptaków
a) pióro konturowe z brzucha samca wilgowrona żaglosternego (Quiscalus major), przedstawiciela rodziny kacyków; widoczny niebieski, opalizujący kolor dalszych promieni;
b) widok pod mikroskopem elektronowym promyków wilgowrona żaglosternego w przekroju poprzecznym; widoczne melanosomy (M. Shawkey);
c) tył pióra konturowego nadobniczki drzewnej (Tachycinetta bicolor);
d) obraz SEM złamanego promyka czubika wąsatego (Hemiprocne mystacea); widoczne melanosomy zorientowane losowo, jak u nadobniczki drzewnej i w skamieniałym piórze z Messel (porównaj fot. 1 c);
e-f) schemat położenia melanosomów, zilustrowanych w podpunktcie b) i d) (za Durrer, 1977)
g) rekonstrukcja położenia melanosomów w skamieniałym piórze z Messel (patrz. fot. 1);
Skala: a, c - 0,5 mm; b,d - 1 µm
Źródło: http://www.jakobvinther.com / Biology Letters
Po opublikowaniu odkryć Vinthera inni naukowcy również podjęli próby rozszyfrowania barwy kopalnych zwierząt. Pod koniec 2009 r. powstał bowiem konkurencyjny zespół naukowców kierowany przez M.J. Bentona i Z. Zhou. Członkowie zespołu postanowili posunąć się jeszcze dalej i rozszyfrować barwy dinozaurów. Obiektem ich badań stał się Sinosauropteryx – dinozaur, u którego po raz pierwszy stwierdzono występowanie piór. Odkrycie to od samego początku było dyskusyjne i część naukowców, z A. Fedducią na czele, uważała, że nie są to pióra, tylko twory powstałe w wyniku rozkładu kolagenu. Jak się jednak okazało, były to jednak pióra i również zachowały się w nich melanosomy. Praca ujawniająca wyniki badań ukazała się na początku 2010 r. w piśmie Nature.
Analiza rozmieszczenia melanosomów pozwoliła autorom po raz pierwszy ustalić z dużym prawdopodobieństwem, jakie były barwy niektórych części ciała dinozaura. Okazało się, że Sinosauropteryx miał rudawy grzbiet i paski na jasnym ogonie. Dokładny kolor jasnych części ogona nie jest jednak pewny. Ponadto naukowcy przebadali również niektóre pióra ze skamieniałości innego dinozaura – Sinornithosaurus. Okazało się, że jego pióra miały barwę czarną lub rdzawo-pomarańczową. Publikacja ta zdradziła nam tylko barwę niektórych piór dinozaurów. Jednak w tym samym czasie autor wcześniejszych prac – Vinther – prowadził już kolejne badania. Ich wynik został opublikowany zaledwie tydzień po ukazaniu się publikacji konkurencyjnego zespołu. Efekt jego pracy był imponujący.
”Prawie ptak” w kolorze
Rok 2009 obfitował w wiele wspaniałych odkryć z dziedziny ornitologii i paleornitologii. Tylko w tym roku opisano bowiem ponad 30 nowych gatunków ptaków. Wszystkie te odkrycia przyćmiewa jednak jedno ciekawe znalezisko z chińskiej prowincji Liaoning. W pokładach formacji skalnej Tiaojishan, datowanych na 161-151 Ma (późna jura) znaleziono bowiem szczątki dziwnego zwierzęcia, które nazwano anchiornis (Anchiornis huxleyi, Xu i in., 2009).
Stworzenie to, jak wykazała analiza kladystyczna, było dinozaurem, jednak już sama jego nazwa rodzajowa mówi nam coś więcej. Anchiornis bowiem oznacza „bliski ptakom” (z j. greckiego „anchi” – bliski, „ornis”- ptak). Poza posiadaniem upierzenia do ptaków zbliża go również wiele cech anatomicznych. Wśród nich najważniejszą są wyjątkowo długie jak na dinozaura kończyny przednie, które stanowią 80% długości kończyn tylnych. Długie i masywne kończyny przednie (umożliwiające lot) są jedną z głównych cech odróżniających ptaki od blisko spokrewnionych z nimi dinozaurów. U anchiornisa kość ramienna miała tą samą długość i grubość co kość udowa a kończyny przednie były o 30% dłuższe od niej. Poza tym nadgarstek ma wiele cech wskazujących na wysoką mobilność, która pozwala ptakom na składanie i rozkładanie skrzydeł. Jakby tego było mało, posiadał on też dość duże widełki obojczykowe.
Jednak oprócz tych cech zbliżających go do ptaków posiadał również cechy właściwe deinonychozaurom (Deinonychosauria), czyli „raptorom”, dinozaurom, które rozsławił film Spielberga „Park Jurajski”. Ogólną budową najbardziej przypominał przedstawiciela rodziny troodonów (Troodontidae) z niedawno odkrytego rodzaju Mei. Szczególnie upodobniało go do niego posiadanie dużych nozdrzy zewnętrznych i zębów nieposiadających piłkowania. Niektóre inne cechy budowy czaszki niewystępujące u troodonów upodobniały go z kolei do przedstawicieli rodziny dromeozaurów (Dromaeosauridae). Szkielet pozaczaszkowy, oprócz powyżej przedstawionych cech ptasich wykazywał również mieszankę cech właściwych zarówno troodonom i dromeozaurom. Szczególnie upodobniały go do troodonów silnie wydłużone kończyny tylne, co wskazuje na zdolność do szybkiego biegu. Dziwny jest jednak fakt posiadania na nich długich piór, gdyż u zwierząt biegających występuje tendencja do znacznej lub całkowitej redukcji upierzenia (lub owłosienia) na kończynach tylnych.
Rys 1: Rekonstrukcja przyżyciowa Anchiornis huxleyi.
Ze względu na posiadanie cech tych wszystkich trzech grup zwierząt zaklasyfikowanie go do konkretnej z nich nie było łatwe. Według analizy przeprowadzonej przez autorów opisu jest on najbardziej prymitywnym przedstawicielem kladu Avialae (sensu Gauthier, 1986: >Passer domesticus~Deinonychus antirrhopus), który obejmuje wszystkie ptaki i kilka najbliżej spokrewnionych z nimi kopalnych gadów. Jednak wg. nieco nowszej analizy, zawierającej nowe dane dot. np. czaszki (Hu i in., 2009) należy on do wspomnianej rodziny troodonów (Troodontidae), do której należały dinozaury nieco dalej spokrewnione z ptakami niż przedstawiciele wspomnianego kladu Avialae. Najnowsza analiza Sentera (2010) zgadza się z analizą Hu z tą jednak różnicą, że wg. niej anchiornis był najbardziej bazalnym przedstawicielem tej rodziny. Tak czy inaczej, wszystkie te analizy potwierdzają jego bardzo bliskie pokrewieństwo z ptakami.
Do tej pory opisano trzy okazy tego fascynującego zwierzęcia. Holotyp IVPP V14378 jest niekompletny i brakuje w nim czaszki, przednich i środkowych kręgów szyjnych oraz tylnych kręgów ogonowych. Widać w nim jednak słabo odciśnięte pióra. Udało się też stwierdzić, że należy on do osobnika młodocianego lub nie w pełni dojrzałego. Znacznie lepiej zachowany jest drugi okaz tego gatunku - LPM-B00169. Jest on niemal kompletny i brakuje w nim jedynie końcówki ogona. Doskonale widać w nim też odciski piór. Trzeci okaz (BMNHC PH828) zawiera czaszkę niezachowującą układu anatomicznego, dość kompletne kończyny oraz inne fragmenty a pióra są w nim świetnie zachowane. Nie posiada on jednak cech diagnostycznych anchiornisa, lecz mimo to podobna długość kości strzałkowej i ogólna morfologia wskazuje, że to ten sam gatunek. Co ciekawe, niedawno ujawniono odkrycie czwartego okazu. Jego zdjęcie opublikowano na stronie National Geographic, jednak nie został on jeszcze opisany. Okaz ten jest najlepiej zachowany gdyż widać na nim wzór upierzenia, który zgadza się mniej więcej z wcześniejszymi ustaleniami naukowców.
Bardzo interesujące są wymiary tego zwierzęcia. Długość osobnika należącego do pierwszego okazu oszacowano na ponad 34 cm, drugiego na ok. 55 cm a trzeciego na 32 cm. Masa ciała tego stworzenia również była niewielka. Pierwszy okaz ważył za życia ok. 110 g, drugi ok. 540 g a trzeci 94 g. Czwarty, niepisany okaz posiadał dłuższy ogon. Gdyby drugi okaz posiadał takie same proporcje ciała to mierzyłby ok. 64 cm. Tak czy inaczej jest on jednym z najmniejszych znanych nauce dinozaurów (nie wliczając ptaków).
Jedną ze wspomnianych cech, która zbliżała tego gada do ptaków było posiadanie piór. Upierzenie jego było jednak nieco odmienne od ptasiego i nad wyraz interesujące. Miał on bowiem duże lotki zarówno na kończynach przednich (11 pierwszorzędowych i 10 drugorzędowych) jak i tylnych (12-13 na podudziu i 10-11 na śródstopiu). Lotki pierwszorzędowe i drugorzędowe mają podobną budowę i rozmiary. Najdłuższe znajdują się na dalszych końcach skrzydeł oraz bliższych końcach dłoni i są 1,5 razy dłuższe niż kość udowa. Krótsze lotki znajdują się na kończynach tylnych (najkrótsze na śródstopiu). Ze względu na to, że pióra są najdłuższe na bliższych końcach, skrzydła są najszersze u nasady, a nie na ich końcach (w przeciwieństwie do Archaeopteryx). Lotki pierwszorzędowe są małe i mają zakrzywione dudki i tępe końce. Posiadanie lotek na czterech kończynach niewątpliwie upodabnia go do dromeozaurów z podrodziny Microraptorinae. Jednak wszystkie lotki są symetryczne, co wskazuje na znacznie mniejsze zdolności lotne niż u praptaka (Archaeopteryx) i mikroraptora (Microraptor). U gatunku tego znaleziono również dwa rodzaje piór puchowych, podobne do tych rozpoznanych poprzednio u Sinornithosaurus. Co ciekawe, anchiornis wyróżnia się jeszcze faktem posiadania piór na paliczkach stopy, czego nie stwierdzono do tej pory u żadnego kopalnego ptaka ani dinozaura.
Trudno przecenić wagę tego odkrycia, gdyż kombinacja powyższych cech u tego gatunku jeszcze bardziej zbliża do siebie dinozaury i ptaki. Ponadto na przykładzie anchiornisa widać dokładnie, jak wyglądały zwierzęta, które były bezpośrednimi przodkami ptaków. Obecność lotek na przednich i tylnych kończynach potwierdza też hipotezę, że podczas rozwoju lotu, we wczesnym etapie istniała czteroskrzydła faza szybująca, co przewidywano już wcześniej („Proavis”) i potwierdzały niektóre późniejsze odkrycia (np. Microraptor).
Bardzo interesujący jest także wiek tego znaleziska. Badania radiometryczne, jak już wspomniałem, wykazały bowiem że osady w których znaleziono anchiornisa, pochodzą sprzed 161-151 Ma, czyli z początku późnej jury (oksford - kimeryd). Potwierdza to również inna fauna oraz flora znaleziona w tych osadach. Fakt ten jest dowodem na to, że ptaki pojawiły się na Ziemi i zaczęły różnicować już w późnej jurze a prawdopodobnie także w środkowej. Odkrycie to likwiduje więc tzw. paradoks czasowy, który był głównym argumentem przeciwników teorii o pochodzeniu ptaków od dinozaurów. Paradoks czasowy polegał na tym, że wszystkie znane szczątki dinozaurów mogących być przodkami ptaków były młodsze od najstarszego znanego ptaka – Archaeopteryx. Anchiornis był jednak od niego starszy o kilka milionów lat. Tak więc jego odkrycie rozwiewa wszystkie wątpliwości i jest niepodważalnym dowodem na to, że ptaki pochodzą bezpośrednio od dinozaurów, a więc są ich gałęzią ewolucyjną.
Jakby tego wszystkiego było, mało skamieniałości tego zwierzęcia pozwoliły na uzyskanie jeszcze jednej ciekawej informacji. Otóż niedługo po opisaniu tego zwierzęcia z autorami jego opisu skontaktował się wspomniany wcześniej J. Vinther. Podobnie jak członkowie konkurencyjnego zespołu, kierowanego przez Bentona, postawił sobie za cel odtworzyć barwy dinozaura. Przebadał więc trzeci okaz (BMNHC PH828) przypisany do tego gatunku. Pobrał on aż 29 próbek odpowiadających każdemu rodzajowi piór pochodzących z całej skamieliny. W każdym z nich przeanalizował rozmiar, kształt, gęstość oraz rozmieszczenie melanosomów. Ponadto w pracy pomagał mu Matt Szawkey, z którym wspólnie katalogowali melanosomy pochodzące od różnych gatunków współcześnie żyjących ptaków. Pokazało to autorom, jak różne kombinacje melanosomów tworzą konkretne barwy, a to z kolei pozwoliło na właściwe odtworzenie barw anchiornisa. W toku badań okazało się, że był on w dużej mierze ubarwiony na szaro lub czarno. Stwierdzono również, że niektóre pióra, m.in. te na wszystkich 4 skrzydłach mają bardzo mało melanosomów przy podstawach. Wniosek był więc taki, że musiały one być białe lub bardzo jasne. Feomelanosomy, odpowiedzialne za czerwonawo-brązowe zabarwienie stwierdzono jedynie na piórach korony i boków głowy. Ponadto oglądając zrekonstruowane barwy anchiornisa można zauważyć jedną ciekawostkę. Są ono łudząco podobne do samców niektórych dzięciołów z rodzaju Campephilus. Spostrzegli to również autorzy artykułu, który ukazał się w National Geographic. Użyli oni tam zwrotu „Dino-pecker”, co można by tłumaczyć jako „dzięciołozaur”. Obie publikacje dotyczące tego gatunku wywołały niemałą sensację. Można śmiało powiedzieć, że należą one do największych odkryć w ostatnich latach. Ten sam zespół, który odtworzył barwy anchiornisa, ogłosił światu później kolejne sensacyjne odkrycie.
Pingwin nie z tej ziemi
Pingwinów (Sphenisciformes) nie trzeba chyba nikomu przedstawiać, gdyż są to ptaki powszechnie znane. Obecnie rząd ten obejmuje 20 gatunków zgrupowanych w jednej rodzinie pingwinów (Spheniscidae) i podrodzinie pingwinów właściwych (Spheniscinae). Te wodne ptaki zamieszkują morza półkuli południowej a najwięcej ich gatunków znajdziemy w rejonie Nowej Zelandii, choć przeważnie kojarzone są z Antarktydą. Patrząc na nie, można zadać sobie pytanie: jak wyglądała ich ewolucja?
Od wielu lat znajdywano szczątki tych ptaków, lecz najważniejszych odkryć dokonano w ostatnich latach. Jednym z nich było odkrycie na terenie Nowej Zelandii, w 2006 r. ptaka, którego nazwano Waimanu. Był on bez wątpienia pingwinem, lecz wyglądał nieco inaczej niż współczesne gatunki tych ptaków. Choć podobnie jak one nie potrafił latać, miał znacznie dłuższe skrzydła. Wyglądem zewnętrznym przypominał natomiast bardziej nura (Gavia), a sposobem lokomocji w wodzie prawdopodobnie wymarłą alkę olbrzymią (Pinguinus impennis). Pokrewieństwo z nurami (Gaviidae) potwierdzają również późniejsze badania genetyczne (Hackett i in., 2008). Wskazuje to również na to, że pingwiny pochodzą od latających przodków. Ciekawy jest także wiek znalezisk przypisanych do tego rodzaju. Datuje się je na 60-58 Ma, czyli na paleocen - epokę którą poprzedzał mezozoik, kiedy na Ziemi królowały dinozaury. Pokazuje to więc, że ta grupa ptaków powstała już prawdopodobnie w tamtym czasie. Jak jednak wyglądały dalsze etapy ewolucji pingwinów ?
Otóż ciekawym jest fakt, że jednym z nich było powstanie form gigantycznych. Mowa tu o przedstawicielach podrodziny Palaeeudyptinae, które ze względu na wydłużony dziób można by też nazwać „pingwinami mieczodziobymi”. Ptaki te żyły na Ziemi w okresie od środkowego eocenu po późny oligocen a ich szczątki znaleziono na terenie Nowej Zelandii, Antarktydy oraz ostatnio w Peru. Być może kilka australijskich skamieniałości również reprezentuje tą podrodzinę. Jak już wspomniałem, duże rozmiary były powszechne wśród jej przedstawicieli. Większość z nich przewyższała wielkością wszystkie współczesne gatunki i osiągała wys. 1,5 m i więcej oraz wagę do 100 kg (rodzaje Anthropornis, Palaeeudyptes, Pachydyptes, Icadyptes). Warto też nadmienić, że duży wkład w poznanie tych ptaków ma nasz rodak – dr Piotr Jadwiszczak z Uniwersytetu w Białymstoku. Badał on bowiem szczątki tych ptaków znalezione m.in. na Wyspie Seymour (Anatarktyda).
Najciekawszych odkryć dokonano jednak ostatnio w Peru, w regionie zwanym Ica. Pierwsze z nich opublikowano w 2007 r. i były nim dwa nowe gatunków kopalnych pingwinów. Pierwszy z nich został nazwany Perudyptes devriesi i był rozmiarów współcześnie żyjącego pingwina królewskiego (Aptenodytes patagonicus). Jego dokładna pozycja systematyczna jest jednak do dziś niejasna ze względu na dość ubogi materiał kopalny przypisany do tego gatunku. Skamieniałości należące do drugiego, nazwanego Icadyptes salasi (Clarke i in., 2007) były jednak znacznie lepiej zachowane. Należała do nich świetnie zachowana czaszka wraz z bardzo długim dziobem. Pozwoliła ona stwierdzić pokrewieństwo z wcześniej wymienionymi przedstawicielami podrodziny Palaeeudyptinae. Przemawiały za tym też ogromne rozmiary tego gatunku (wys. ok. 1,5 m) oraz wydłużony dziób. Oba te gatunki zmieniły spojrzenie na ewolucję tej grupy ptaków. Do tej pory uważano bowiem, że przez miliony lat głównym obszarem występowania pingwinów były chłodniejsze rejony Antarktydy i Nowej Zelandii a w rejony równika dotarły dopiero ok. 10 Ma. Odkrycie to pokazało jednak, że ptaki te żyły tam już ok. 36 Ma, czyli w epoce zwanej eocenem. Warto też zaznaczyć, że w ciągu ostatnich 65 milionów lat był to okres najcieplejszy a w owym czasie nawet Antarktyda nie była jeszcze skuta lodem.
Drugie, równie znaczące odkrycie zostało ujawnione w 2010 roku. Jego autorami był zespól naukowców kierowany przez dr Julię A. Clarke – paleontolog z University of Texas. Co ciekawe, kierowała ona również zespołem, który opisał dwa wcześniej wymienione gatunki w 2007 r. Warto też zaznaczyć, że to właśnie ten zespół odtworzył m.in. barwy anchiornisa i jego członkiem był również wymieniany wcześniej pionier odczytywania barw kopalnych stworzeń – J. Vinther. Efekt pracy naukowców, podobnie jak w przypadku anchiornisa, okazał się nie lada sensacją. Naukowcy opisali bowiem zupełnie nowy gatunek pingwina, którego nazwali Inkayacu paracasensis (Clarke i in, 2010).
Rys. 2: Rekonstrukcja przyżyciowa Inkayacu paracasensis.
Nazwa rodzajowa nowego gatunku pochodzi z języka keczua, gdzie „inka” oznacza cesarza a „yacu” - wodę. Epitet gatunkowy odnosi się do miejsca, gdzie znaleziono skamieniałość – Rezerwatu Paracas, we wspomnianym wcześniej regionie Ica w Peru. Znalezione szczątki pochodziły sprzed 36 milionów lat, więc z tego samego okresu, w którym żyły opisane wcześniej Perudyptes i Icadyptes. Wskazuje to wiec na to, że gatunki te mogły koegzystować ze sobą. Można wyobrazić więc sobie zatłoczoną kolonię wielkich pingwinów na tropikalnej plaży.
Skamieniałość Inkayacu, w przeciwieństwie do wcześniejszych, była znacznie lepiej zachowana. Okaz MUSM 1444 stanowi prawie kompletny szkielet wraz z zachowanymi piórami skrzydła, piórami konturowymi ciała i łuskami stopy. Tak świetny stan skamieniałości pozwolił na odtworzenie dokładnego wyglądu tego ptaka. Osiągał on ok. 1,5 m wysokości, tak więc rozmiarami był zbliżony do Icadyptes. Podobnie jak on, posiadał również bardzo wydłużony dziób z wyżłobionym końcem. Różnił się jednak od niego i od innych wielkich pingwinów stosunkowo węższymi kośćmi skrzydła. Według ostrożnych szacunków jego masa ciała za życia wynosiła w przybliżeniu 54,6-59,7 kg. Tak więc wśród olbrzymich pingwinów nie należał do najbardziej masywnych. Jednak mimo to i tak był dwukrotnie cięższy od największego żyjącego dziś gatunku – pingwina cesarskiego (Aptenodytes forsteri). Kladystyczne analizy wykazały, że był on najbliżej spokrewniony ze wcześniej wspomnianymi rodzajami Palaeeudyptes i Anthropornis z Antarktydy i Nowej Zelandii. Razem z nimi tworzył pospolity w eocenie klad olbrzymich pingwinów, który autorzy nazwali kladem X. Z odkrytym wcześniej Icadyptes przedstawiciele tego kladu byli nieco dalej spokrewnieni, chociaż dzielili z nim wiele cech jak np. wydłużony dziób i razem z nim należą do podrodziny Palaeeudyptinae.
Najciekawsze informacje kryło jednak skamieniałe upierzenie. Na pierwszy rzut oka nie różniło się specjalnie od upierzenia współcześnie żyjących pingwinów. Pióra skrzydeł były niewielkie i liczne a one same tworzyły rodzaj płetwy. Pióra konturowe także miały podobna budowę i były jeszcze liczniejsze, a co za tym idzie gęściej upakowane. Ich stosina była szeroka i spłaszczona a jej maks. dł. oszacowano na ok. 3 cm. Tak więc długość pióra konturowego Inkayacu mieściła się w przedziale długości współczesnych pingwinów. Jednak nie wszystkich. Okazało się bowiem, że pióra konturowe Inkayacu były wyraźnie krótsze w stosunku do tych u małych pingwinów z wyższych szerokości geograficznych. Ponadto w okazie nie zachowały się pióra puchowe i być może ptak w ogóle ich nie posiadał. Biorąc jednak pod uwagę fakt występowania tych ptaków w klimacie tropikalnym, redukcja upierzenia nie byłaby zbyt dziwna.
Tak więc wszystko wskazywało na to, że współczesny model upierzenia tych ptaków istniał już prawie 40 Ma. Jak się jednak okazało, nie do końca. Naukowcy postanowili bowiem obejrzeć jeszcze skamieniałe upierzenie pod mikroskopem. Pobrano więc 6 różnych próbek ze skamieniałości i porównano je z próbkami pochodzącymi od współczesnych ptaków, w tym również pingwinów. Jak się okazało, w upierzeniu Inakayacu również zachowały się melanosomy. Nie przypominały one jednak tych, jakie mają współczesne pingwiny. Melanosomy żyjących dziś pingwinów różnią się bowiem od tych u wszystkich pozostałych ptaków. Są one większe i mają kształt zbliżony do kolistego. Te znalezione u Inakayacu nie przypominały melanosomów swoich kuzynów tylko melanosomy pozostałych ptaków. Taki stan rzeczy miał też wpływ na barwę upierzenia. Wszystkie współcześnie żyjące pingwiny mają upierzenie zdominowane przez barwy białą i czarną lub brunatną. Skamieniałe melanosomy u Inakayacu wskazywały natomiast na to, że upierzenie tego ptaka było zdominowane przez dwie barwy: czerwonobrązową i szarą. Był więc bardzo nietypowo ubarwiony jak na pingwina. Różnice te mogły być spowodowane zupełnie innymi wymaganiami termoregulacyjnymi i ekologicznymi. Niestety wciąż nie jest jasne, czemu w toku ewolucji melanosomy u pingwinów zmieniły swój kształt i wielkość. Być może jest to związane z hydrodynamicznymi właściwościami piór. Jak wiadomo, zawarta w nich melanina ma właściwości ochronne i usztywnia pióra, co ma również wpływ na bardziej opływowy kształt ptaka. Dzięki temu dzisiejsze pingwiny mogą bardzo głęboko nurkować. Skoro tak, oznaczałoby to, że Inkayacu w przeciwieństwie do nich polował raczej niezbyt głęboko. W tej hipotezie jest jednak pewna niezgodność. U współczesnych pingwinów bowiem spodnia część ciała jest biała, w więc pozbawiona ochronnej warstwy melansosomów, a skoro mają one taką funkcję to należałoby się spodziewać, że całe ciało będzie nią pokryte.
Jak widać, ewolucja pingwinów kryje przed nami jeszcze wiele tajemnic, lecz patrząc na tych kilka powyżej opisanych odkryć można mieć nadzieję, że niebawem je poznamy. Pozostaje więc z niecierpliwością czekać na kolejne publikacje naukowców.
Bibliografia
Clarke, J.A.; Ksepka, D.T.; Stucchi, M.; Urbina, M.; Giannini, N.; Bertelli, S.; Narváez, Y.; and Boyd, C.A. (2007). "Paleogene equatorial penguins challenge the proposed relationship between biogeography, diversity, and Cenozoic climate change". Proceedings of the National Academy of Sciences 104 (28): 11545–11550 http://www.pnas.org/content/104/28/11545.full
Clarke, J.A.; Ksepka, D.T.; Salas-Gismondi, R.; Altamirano, A.J.; Shawkey, M.D.; D’Alba, L.; Vinther, J.; DeVries, T.J.; Baby, P. (2010). "Fossil evidence for evolution of the shape and color of penguin feathers". Science, 330, 954-957.
Hackett, S.J. et al., (2008). "A Phylogenomic Study of Birds Reveals Their Evolutionary History." Science, 230(27)
Hu, D; Hou, L.; Zhang, L. & Xu, X. (2009), "A pre-Archaeopteryx troodontid theropod from China with long feathers on the metatarsus", Nature 461 (7264): 640–643
Jadwiszczak, Piotr (2006): Eocene penguins of Seymour Island, Antarctica: Taxonomy. Polish Polar Research 27(1): 3–62 http://www.polish.polar.pan.pl/ppr27/ppr27-003.pdf
Li, Q., Gao, K.-Q., Vinther, J., Shawkey, M.D., Clarke, J.A., D'Alba, L., Meng, Q., Briggs, D.E.G. and Prum, R.O. "Plumage color patterns of an extinct dinosaur." Science, 327(5971): 1369 – 1372
Slack, K.E., Jones, C.M., Ando, T., Harrison G.L., Fordyce R.E., Arnason, U. and Penny, D. (2006). "Early Penguin Fossils, plus Mitochondrial Genomes, Calibrate Avian Evolution." Molecular Biology and Evolution, 23(6): 1144-1155.
Vinther, J., Briggs, D.E.G., Clarke, J., Mayr, G. & Prum, R.O. (2010) „Structural coloration in a fossil feather” Biology Letters 6 (1) 128-131
http://www.jakobvinther.com/Biol.%20Let ... 128-31.pdf
Xu, X.; Zhao, Q.; Norell, M.; Sullivan, C.; Hone, D.; Erickson, G.; Wang, X.; Han, F. et al. (2009), "A new feathered maniraptoran dinosaur fossil that fills a morphological gap in avian origin", Chinese Science Bulletin 54: 430–435
, tak samo pióra Beipiaosaurus
