شواهد فسیلی تازه، دانشمندان را یک گام به حل راز تکامل پر نزدیک می‌کند

پرهای قوی اما سبک، زیبا و دارای ساختار پیچیده و پر از جزئیات از پیچیده‌ترین افزونه‌های پوستی به شمار می‌روند که در مهره‌داران به تکامل رسیدند. با اینکه انسان از دوران ماقبل‌تاریخ با پرها سرو کار داشته است، هنوز چیزهایی زیادی را درباره‌ی آن‌ها نمی‌دانیم. بر اساس پژوهشی جدید، برخی از اولین حیوانات پردار، مثل خزنده‌ها پوستی فلس‌دار داشتند.

به دنبال معرفی اولین دایناسور پردار به نام چینی‌خزنده‌بال (Sinosauropteryx) در سال ۱۹۹۶، بسیاری از اکتشافات چشم‌اندازهای جالبی از تکامل‌ پرها را به تصویر کشیدند.

اکنون می‌دانیم که بسیاری از دایناسورها و خویشاوندان پرنده‌شان یعنی پتروسورها پر داشتند. پرها در گذشته شکل‌های متنوع‌تری داشتند؛ برای مثال پرهای روبان‌مانند با نوک گسترش‌یافته در دایناسورها و پرنده‌های منقرض‌شده دیده شده‌اند، اما در پرندگان کنونی وجود ندارند. تنها برخی انواع پرهای باستانی به پرندگان امروزی به ارث رسیده‌اند.

دیرینه‌زیست‌شناس‌ها همچنین آموخته‌اند که پرهای آغازین برای پرواز ساخته نشده‌اند. فسیل پرهای آغازین دارای ساختارهای ساده و توزیع‌های پراکنده‌ای روی بدن بودند؛ به‌طوری‌که احتمالا برای نمایش یا ادراک لمسی به کار می‌رفتند. فسیل‌های پتروسورها نشان می‌دهند احتمالا پرها در تنظیم گرما و الگوسازی رنگی نقش داشته‌اند.

پرهای زینتی باستانی تنها بخشی از داستان تکامل پرها را روایت می‌کنند. بقیه‌ی داستان را باید در پوست جستجو کرد. پوست پرندگان کنونی نرم است و بر خلاف پوست فلس‌دار خزندگان، برای پشتیبانی، کنترل، رشد و رنگ‌آمیزی پرها ساخته شده است.

فسیل‌های پوست دایناسورها رایج‌تر از آنچه تصور می‌شود، هستند. با این‌حال تاکنون، تنها مجموعه‌ای از فسیل‌های پوستی دایناسورها در سطح میکروسکوپی بررسی شده‌اند. یکی از این پژوهش‌ها در سال ۲۰۱۸ به بررسی چهار فسیل با پوست حفظ‌شده اختصاص داشت که نشان می‌داد پوست پرندگان آغازین و خویشاوندان دایناسور نزدیک به آن‌ها (کلوروسورها) به پوست پرندگان کنونی شباهت داشت. پوست پرنده‌مانند پیش از ظهور دایناسورهای پرنده‌مانند به تکامل رسید.

بنابراین برای درک چگونگی تکامل پوست پرنده‌مانند، در ابتدا باید دایناسورهایی را مطالعه کنیم که بر اساس درخت تکامل، زودتر راه خود را از بقیه جدا کردند. بر اساس پژوهش جدید، حداقل برخی دایناسورهای پردار مانند خزندگان کنونی دارای پوست فلس‌دار بودند. این شواهد از گونه‌ای جدید به نام سیتاکوسور (Psittacosaurus) می‌آیند که نوعی دایناسور شاخ‌دار با پرهای قلم‌مو‌مانند در قسمت دم بود. این دایناسور در اوایل دوره‌ی کرتاسه (حدود ۱۳۰ میلیون سال پیش) می‌زیست، اما تبار آن یعنی دایناسورهای پرنده‌کفل پیش از این‌ دوره در دوره‌ی تریاس (حدود ۲۴۰ میلیون سال پیش) از دایناسورهای دیگر جدا شد.

رنگ‌های درخشان ناشی از مواد معدنی سیلیکایی هستند که عامل حفظ پوست فسیلی به شمار می‌روند. در فرآیند فسیلی‌شدن، مایعات غنی از سیلیکا پیش از فروپاشی پوست به آن نفوذ کردند و ساختار پوست را با جزئیات خارق‌العاده‌ای تجدید کردند. شاخصه‌های آناتومی به‌ویژه پوست بیرونی، سلول‌های پوستی و رنگ‌دانه‌های پوستی موسوم به ملانوزوم‌ها در این فرآیند حفظ می‌شوند.

سلول‌های پوست فسیلی ویژگی‌های مشترک زیادی با سلول‌های پوستی خزندگان کنونی دارند. اندازه و شکل سلول در هر دو یکسان است و هر دو دارای مرزهای سلولی ادغام‌شده هستند که این شاخصه را تنها می‌توان در خزندگان کنونی هم مشاهده کرد.

توزیع رنگ‌دانه‌ی پوستی فسیل را می‌توان در فلس‌های کروکودیل‌های امروزی هم مشاهده کرد. نسبت به استانداردهای خزندگان، پوست فسیل به نظر نازک ‌می‌رسد. این یافته نشان می‌دهد فلس‌های فسیل سیتاکوسور از نظر ترکیب به فلس‌های خزندگان شبیه بوده‌اند.

فلس خزنده‌ها به دلیل وجود نوعی پروتئین پوست‌ساز به نام بتا کاروتن، سخت و سفت است. در مقابل، پوست نرم پرندگان از نوع متفاوتی از پروتئین موسوم به کراتین ساخته شده است که از مواد کلیدی در موها، ناخن‌ها، پنجه‌ها، سم‌ها و پوست خارجی به شمار می‌روند.

پوست برهنه‌ی نازک سیتاکوسور برای ایجاد محافظت فیزیکی، باید از پروتئین‌های بتا-کاروتن مشابه خزندگان تشکیل شده باشد؛ زیرا پوست نرم پرندگان بدون وجود پر بسیار شکننده است. در مجموع شواهد فسیلی جدید نشان می‌دهند، پوست بخش بدون پر در بدن سیتاکوسور به پوست خزندگان شبیه بوده است. با این حال دم که در برخی گونه‌ها دارای پوشش پر بوده است، متأسفانه در گونه‌ی کشف‌شده حفظ نشده بود.

با این‌حال پرهای روی دم گونه‌های دیگر نشان می‌دهند که برخی شاخصه‌های پوستی شبیه به پرندگان باید برای حفظ پرها به تکامل رسیده باشند. در نتیجه این کشف نشان می‌دهد که حیوانات پردار آغازین دارای ترکیبی از انواع پوست‌ها بودند. پوستی شبیه‌ به پرندگان در مناطق پردار بدن و پوست فلس‌دار مانند خزندگان کنونی. این رشد منطقه‌ای تضمین می‌کرد که پوست از حیوان در مقابل خراش، کم‌آبی و پاتوژن‌ها محافظت می‌کند

یکی از شکاف‌های پژوهشی، گذار تکاملی از پوست خزنده‌مانند سیتاکوسور به پوست دیگر دایناسورهای پردار و پرندگان کنونی بود. به آزمایش‌های بیشتری برای بررسی فرآیند فسیل‌سازی نیاز داریم. هنوز نادانسته‌های زیادی درباره‌ی چگونگی فسیل شدن بافت‌های نرم وجود دارند به طوری‌که به سختی می‌توان گفت کدام یک از شاخصه‌های پوستی یک فسیل از شاخصه‌های بیولوژیکی واقعی به شمار می‌روند و کدام یک صرفا زائده‌های فسیل‌سازی هستند.

طی سی سال گذشته، سوابق فسیلی شگفت‌آوری در رابطه با تکامل پرها به دست‌ آمدند. اکتشافات آینده‌ی پرهای فسیلی می‌توانند به ما در درک چگونگی تکامل دایناسورها و پرواز خویشاوندان آن‌ها، سوخت و سازهای خون‌گرم و چگونگی ارتباط آن‌ها با یکدیگر کمک کنند.