Varje fågel du någonsin sett – varje rödhake, varje duva, varje pingvin i djurparken – är en levande dinosaurie. Fåglar är den enda gruppen dinosaurier som överlevde den asteroidinducerade massutrotningen för 66 miljoner år sedan.
Men inte alla fåglar som levde på den tiden klarade det. Varför de moderna fåglarnas förfäder levde medan så många av deras släktingar dog har varit ett mysterium som paleontologer har försökt lösa i årtionden. Två nya studier pekar på en möjlig faktor: skillnaderna mellan hur moderna fåglar och deras gamla kusiner smälter sina fjädrar.
Fjädrar är en av de viktigaste egenskaperna som alla fåglar delar. De är gjorda av ett protein som kallas keratin, samma material som våra naglar och hår, och fåglar litar på att de flyger, simmar, kamouflerar, lockar till sig kompisar, håller sig varma och skyddar mot solens strålar. Men fjädrar är komplexa strukturer som inte kan repareras, så som ett sätt att hålla dem i god form, fäller fåglar sina fjädrar och växer ersättningar i en process som kallas molting. Fågelungar smälter för att tappa sina fjädrar och växa upp vuxna; mogna fåglar fortsätter att smälta ungefär en gång om året.
"Mölt är något som jag inte tror att många tänker på, men det är i grunden en så viktig process för fåglar, eftersom fjädrar är involverade i så många olika funktioner", säger Jingmai O'Connor, biträdande curator för fossila reptiler på Chicago's Field Museum. "Vi vill veta, hur har den här processen utvecklats? Hur skiljde det sig mellan grupper av fåglar? Och hur har den format fågelutvecklingen, format överlevnadsförmågan för alla dessa olika klader?” Två av O'Connors senaste tidningar undersöker smältningsprocessen hos förhistoriska fåglar.
En artikel i tidskriften Cretaceous Research publicerad i maj 2023 beskriver i detalj upptäckten av ett kluster av fjädrar bevarade i bärnsten från en fågelunge som levde för 99 miljoner år sedan.
Idag är fågelungar på ett spektrum när det gäller hur utvecklade de är när de föds och hur mycket hjälp de behöver från sina föräldrar. Altriciala fåglar kläcks nakna och hjälplösa; deras brist på fjädrar gör att deras föräldrar mer effektivt kan överföra kroppsvärme direkt till bebisarnas hud. Precociala arter, å andra sidan, föds med fjädrar och är ganska självförsörjande.
Alla fågelungar går igenom på varandra följande molter - perioder då de tappar fjädrarna de har och växer i en ny uppsättning fjädrar, innan de så småningom når sin vuxna fjäderdräkt. Att röta tar mycket energi och att tappa många fjädrar på en gång kan göra det svårt för en fågel att hålla sig varm.
Som ett resultat tenderar precociala kycklingar att smälta långsamt, så att de håller en jämn tillförsel av fjädrar, medan altriciala kycklingar som kan lita på sina föräldrar för mat och värme genomgår en samtidig moltning och förlorar alla sina fjädrar på ungefär samma gång.
Klustret av omogna fjädrar som har bevarats en bit av bärnsten från Hukawng-dalen i Kachin-provinsen i nordöstra Myanmar är det första definitiva fossila beviset på juvenile molting.
Det 99 miljoner år gamla exemplaret avslöjar en fågelunge vars livshistoria inte matchar några fåglar som lever idag.
"Det här exemplaret visar en helt bisarr kombination av precociala och altriska egenskaper", säger Dr Jingmai O'Connor, forskare vid Field Museum of Natural History.
"Alla kroppsfjädrar är i princip på exakt samma utvecklingsstadium, så detta betyder att alla fjädrarna började växa samtidigt eller nästan samtidigt."
Men denna fågel var nästan säkert en del av en nu utdöd grupp som heter Enantiornithes, som var mycket precocial.
Författarna antar att trycket av att vara en precocial fågelunge som var tvungen att hålla sig varm, samtidigt som den genomgick en snabb molt, kan ha varit en faktor i Enantiornithes ultimata undergång.
"Enantiornithines var den mest skiftande gruppen av fåglar i kritatiden, men de dog ut tillsammans med alla andra icke-fågeldinosaurier," sa Dr. O'Connor.
"När asteroiden träffade skulle den globala temperaturen ha rasat och resurserna skulle ha blivit knappa, så inte bara skulle dessa fåglar ha ännu högre energibehov för att hålla sig varma, utan de hade inte resurserna att möta dem."
Samtidigt undersöker en ytterligare studie publicerad den 3 juli i Communications Biology av postdoktorn Yosef Kiat från O'Connor och Field Museum, som undersöker smältmönster hos moderna fåglar för att bättre förstå hur processen först utvecklades.
Hos moderna vuxna fåglar sker moltning vanligtvis en gång om året i en sekventiell process, där de ersätter bara några av sina fjädrar åt gången under loppet av några veckor. På så sätt kan de fortfarande flyga under hela smältningsprocessen. Samtidiga molter hos vuxna fåglar, där alla svängfjädrar faller ut samtidigt och växer igen inom ett par veckor, är sällsynta och tenderar att dyka upp hos vattenlevande fåglar som ankor som inte absolut behöver flyga för att hitta mat och undvik rovdjur.
Det är mycket sällsynt att hitta bevis på att fossila fåglar och andra fjäderdinosaurier har smält, och O'Connor och Kiat ville veta varför. "Vi hade den här hypotesen att fåglar med samtidig molt, som inträffar under en kortare tid, kommer att vara mindre representerade i fossilregistret", säger O'Connor – mindre tid som spenderas på molt innebär färre möjligheter att dö under din molt och bli en fossil som visar tecken på smältning. För att testa sin hypotes grävde forskarna i Fältmuseets samling av moderna fåglar.
"Vi testade mer än 600 skinn av moderna fåglar som lagrats i ornitologisamlingen på Field Museum för att leta efter bevis på aktiv moltning", säger Kiat, den första författaren till studien. "Bland de sekventiellt moltande fåglarna hittade vi dussintals exemplar i en aktiv molt, men bland de samtidiga moltarna hittade vi knappt några."
Även om dessa är moderna fåglar, inte fossiler, ger de en användbar proxy. ”Inom paleontologin måste vi vara kreativa, eftersom vi inte har fullständiga datamängder. Här använde vi statistisk analys av ett slumpmässigt urval för att sluta oss till vad frånvaron av något faktiskt säger oss, säger O'Connor. I det här fallet tyder frånvaron av moltande fossila fåglar, trots att aktiv molting är så utbredd i provet av moderna fågelexemplar, att fossila fåglar helt enkelt inte smälte lika ofta som de flesta moderna fåglar. De kan ha genomgått en samtidig moltning, eller så kanske de inte har moltats på årsbasis som de flesta fåglar idag gör.
Både bärnstensexemplaret och studien av moltning hos moderna fåglar pekar på ett gemensamt tema: förhistoriska fåglar och fjäderdinosaurier, särskilt sådana från grupper som inte överlevde massutrotningen, smälte annorlunda än dagens fåglar.
"Alla skillnader som du kan hitta mellan kronfåglar och stamfåglar blir i huvudsak hypoteser om varför en grupp överlevde och resten inte gjorde det," sa O'Connor. "Jag tror inte att det finns någon speciell anledning till att kronfåglarna, gruppen som inkluderar moderna fåglar, överlevde. Jag tror att det är en kombination av egenskaper. Men jag tror att det börjar bli uppenbart att molt kan ha varit en viktig faktor för att dinosaurier kunde överleva."
Resultaten publicerades ursprungligen i tidskrifterna Krita forskning och Kommunikationsbiologi.
