Badanie starożytnego mózgu „Słonia ptaka” ujawnia wskazówki dotyczące starego Madagaskaru

To, czego ludzie nie wiedzą o ogromnym słoniątku, mogłoby wypełnić książkę. A nawet to, co wiemy, może wymagać poważnej rewizji.

Nowe informacje opublikowane w Postępowanie Towarzystwa Królewskiego B bierze to, co wiemy, i obraca je na głowie. Zapis kopalny ustalił już, że te wymarłe stworzenia miały 10 stóp wzrostu i żyły razem z ludźmi. Teraz wiemy, że robili to wszystko, praktycznie ślepi i żyli w ciemności.

Według opublikowanego we wtorek badania rekonstrukcji mózgu, można śmiało powiedzieć, że olbrzymi ptak słoniowy nie różnił się tak bardzo od wciąż żyjącego 18-calowego ptaka kiwi. Kiwi jest najbliższym żyjącym krewnym ptaka słonia i również jest nielotny, prawie ślepy i nocny. Chodzi o to, gdzie kończy się podobieństwo - ale wiedza o podobieństwie wypełnia istotną lukę w wiedzy.

„To naprawdę szalone stworzenia”

Chris Torres, Ph.D. kandydat na University of Texas w Austin i główny autor tego badania, mówi Odwrotność że chociaż te ptaki wymarły dopiero w minionym tysiącleciu i współistniały z ludźmi na Madagaskarze przez ponad 9 000 lat, ich biologia została słabo poznana.

„To naprawdę szalone stworzenia” - mówi Torres. „Badanie biologii ptaków słonia ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia tego, jak wyglądało życie gigantycznych ptaków, których już nie ma w okolicy, jak wyglądał starożytny ekosystem malgaski oraz ewolucja większej grupy obejmującej zarówno ptaki słonia, jak i strusie, kiwi i krewni. ”

Nawet w rodzinie znanej jako ptaki słoni istniała znaczna różnorodność: trzy rodzaje ptaków słoniowych, które składają się z czterech różnych gatunków olbrzymiego ptactwa. Dzięki wykorzystaniu danych z obrazowania CT czaszek ptaków słoni naukowcy cyfrowo zrekonstruowali mózgi dwóch z tych gatunków, Aepryonis maximus i Aepryonis hildebrandti. Następnie porównali te rekonstrukcje, zwane endocastami, do inny endocasty oparte na czaszkach bliskich krewnych ptaka słonia, jak ptak kiwi.

Czaszki ptaków różnią się nieco od ludzkich - ich koścista struktura jest ciasno owinięta wokół mózgu, a każda krzywa i obrót odpowiadają innej strukturze mózgu. Z powodu tego dziwactwa natury Torres i jego koledzy byli w stanie stwierdzić, że płat optyczny ptaka słonia był dość mały.

Było to zaskakujące dla naukowców, ponieważ płat optyczny jest jednym z najważniejszych obszarów mózgu ptaka do przetwarzania informacji wizualnych. Nikt nigdy nie podejrzewał, że ptaki słoniowe są nocne, ale tutaj był mały płat optyczny; wskaźnik, że ta 1000-funtowa istota była czymś, co starożytni ludzie napotkaliby w ciemnościach pierwotnych lasów.

„Zauważyliśmy, że wśród żywych ptaków, płaty optyczne były tylko małe w gatunkach, które są nielotne i nocne, jak kiwi i kakapo” - mówi Torres. „W związku z tym wysuwamy hipotezę, że ptaki słonia, które były bardzo nielotne, również były nocne”.

Ale mały płatek optyczny nie tylko sugeruje, że te ptaki były nocne, ale także wskazuje, że mogły być ślepe. Płat optyczny jest zewnętrzną cechą mózgu, która odgrywa główną rolę w tektofugalnej ścieżce wzrokowej, dominującej dwóch głównych ścieżek widzenia u ptaków. Jak zauważył Torres, skrajna redukcja płatów optycznych jest czymś, co można zaobserwować tylko w nocnych, nielotnych ptakach, takich jak kiwi i kakapo. Tymczasem nocne ptaki, które latają, mają bardzo czuły system wizualny, który pozwala im poruszać się w warunkach słabego oświetlenia.

Co ma sens - jeśli sowa leci przez las, musisz być w stanie zobaczyć. Nielotne ptaki na wyspach nie muszą jednak koniecznie widzieć, ponieważ elementy środowiskowe napędzały alternatywną ewolucję, w której priorytetem były inne zmysły. W 2017 roku naukowcy odkryli, że niektóre ptaki kiwi nie są tylko częściowo ślepe, są całkowicie niewidomi, i wydają się być w porządku. Przetrwają, wykorzystując zmysły dotyku, zapachu i słuchu - coś, co mógł zrobić również słoń.

Pozostaje pytanie: jakie elementy środowiska doprowadziły ptaka słonia do bycia ślepym i nocnym? Nocny tryb życia jest zazwyczaj reakcją ewolucyjną, która zdarza się, gdy wychodzenie w ciągu dnia jest zbyt niebezpieczne lub gdy to, co chcesz jeść, wychodzi tylko w nocy. Ale, co dziwne, ptaki słoni były roślinożercami bez naturalnych drapieżników. Torres twierdzi, że naukowcy jeszcze nie wskazali odpowiedzi, ale spekuluje, że mogą w niej grać przynajmniej dwa czynniki.

„Po pierwsze, ptaki słoniowe prawdopodobnie odziedziczyły pewien stopień nocności od przodka, który dzieliły z kiwi”, wyjaśnia. „Po drugie, konkurencja między gatunkami mogła spowodować, że niektóre gatunki kontynuowały dalszą nocną ewolucyjną ścieżkę niż inne”.

Ptaki słoni mogły również polegać na ich nocnym życiu, aby uniknąć nieznośnego problemu ludzi. Torres mówi, że podczas gdy to wyjaśnienie jest mniej prawdopodobne, że inni, nadal jest możliwe, że bycie nocnym przynajmniej pomogło im uniknąć zaklęć myśliwych.

Abstrakcyjny:

Do niedawno wymarłych ptaków słoni malgaskich (Palaeognathae, Aepyornithiformes) należały największe ptaki, jakie kiedykolwiek żyły. Neuroanatomia ptaka słonia jest zaniżona, ale może rzucić światło na styl życia tych tajemniczych ptaków. Badania paleoneurologiczne mogą dostarczyć wskazówek dotyczących ekologii i zachowań wymarłych ptaków, ponieważ kształt mózgu ptaków jest skorelowany z funkcją neurologiczną. Cyfrowo odtwarzamy endokasty dwóch gatunków ptaków słonia, Aepyornis maximus i * A. hildebrandti i porównaj je z przedstawicielami wszystkich głównych istniejących i niedawno wymarłych linii palaeognath. Wśród paleognatów znajdujemy duże opuszki węchowe w taksonach zwykle zajmujących zalesione środowiska, w których wskaźniki wizualne wykorzystywane w żerowaniu mogą być ograniczone. Wykryliśmy zmiany wielkości opuszki węchowej wśród gatunków ptaków słoniowych, co może wskazywać na różnice międzygatunkowe w środowisku. Ptaki ze słonia wykazywały skrajnie zredukowane płaty wzrokowe, co również obserwowano w nocnym kiwi. Kiwi, siostrzany takson ptaków słoniowych, skutecznie zastąpił swoje systemy wzrokowe hiper rozwiniętymi systemami węchowymi, somatosensorycznymi i słuchowymi przydatnymi do żerowania. Interpretujemy te wyniki jako dowód nocności wśród ptaków słoni. Wizję prawdopodobnie podkreślono u przodków ptaków słoni i kiwi. Wyniki te wskazują na wcześniej nie zgłaszaną tendencję do zmniejszania zdolności widzenia, widocznie wyłącznej dla nielotnych, nocnych taksonów endemicznych dla wysp drapieżnik-depauperacja.