Frågan om senjuras dinofågel Archaeopteryx var en utarbetad fjädrad markbo, ett segelflygplan, eller en aktiv flygblad har fascinerat paleontologer i årtionden. Värdefull ny information erhållen med toppmodern synkrotronmikrotomografi vid ESRF, den europeiska synkrotronen (Grenoble, Frankrike), tillät ett internationellt team av forskare att besvara denna fråga i Naturkommunikation . Vinge benen på Archaeopteryx formades för tillfällig aktiv flygning, men inte för den avancerade flygstilen som behärskas av dagens fåglar.

Kunde Archaeopteryx flyga, och i så fall hur? Även om det är allmänt känt att dagens fåglar härstammar från utdöda dinosaurier, många frågor om deras tidiga utveckling och utvecklingen av fågelflygning är fortfarande obesvarade. Traditionella forskningsmetoder har hittills inte kunnat svara på frågan om Archaeopteryx flög eller inte. Med hjälp av synkrotronmikrotomografi vid ESRF:s beamline ID19 för att sondera inuti Archaeopteryx -fossiler, ett internationellt team av forskare från ESRF, Palacký universitet, Tjeckien, CNRS och Sorbonne University, Frankrike, Uppsala universitet, Sverige, och Bürgermeister-Müller-Museum Solnhofen, Tyskland, kasta nytt ljus över denna tidigaste fågel.

Att rekonstruera utrotat beteende innebär stora utmaningar för paleontologer, särskilt när det gäller gåtfulla djur som den berömda Archaeopteryx från senjurasedimenten i sydöstra Tyskland som anses vara den äldsta potentiellt frittflygande dinosaurien. Denna välbevarade fossila taxon visar en mosaikanatomi som illustrerar de nära familjeförhållandena mellan utdöda raptoriska dinosaurier och levande dinosaurier:fåglarna. De flesta moderna fågelskelett är högspecialiserade för motorflyg, men många av deras karaktäristiska anpassningar i synnerhet axeln saknas i de bayerska fossilerna av Archaeopteryx. Även om dess fjädrade vingar liknar de av moderna fåglar som flyger över huvudet varje dag, den primitiva axelstrukturen är oförenlig med den moderna aviära vingslagcykeln.

"Tvärsnittsarkitekturen hos benben påverkas starkt av evolutionär anpassning mot optimal styrka vid minimal massa, och funktionell anpassning till de krafter som upplevs under livet, "förklarar professor Jorge Cubo vid Sorbonne -universitetet i Paris." Genom att statistiskt jämföra benen hos levande djur som ägnar sig åt observerbara vanor med kryptiska fossilers, det är möjligt att föra in ny information i en gammal diskussion, "säger seniorförfattaren Dr Sophie Sanchez från Uppsala universitet, Sverige

Archaeopteryx -skelett finns bevarade i och på kalkstenplattor som bara avslöjar en del av deras morfologi. Eftersom dessa fossiler är bland de mest värdefulla i världen, invasiv undersökning för att avslöja dolda eller interna strukturer är därför starkt avskräckt. "Lyckligtvis, idag är det inte längre nödvändigt att skada dyrbara fossiler, "säger doktor Paul Tafforeau, beamline -forskare vid ESRF. "Den exceptionella känsligheten hos röntgenbildtekniker för att undersöka stora prover som finns tillgängliga på ESRF erbjuder ofarlig mikroskopisk insikt i fossila ben och möjliggör virtuella 3D-rekonstruktioner av extraordinär kvalitet. Spännande uppgraderingar pågår, inklusive en väsentlig förbättring av egenskaperna hos vår synkrotronkälla och en helt ny strållinje avsedd för tomografi. Denna utveckling lovar att ge ännu bättre resultat på mycket större exemplar i framtiden. "

Skanningsdata avslöjade oväntat att vingbenen hos Archaeopteryx, i motsats till axelbältet, delade viktiga anpassningar med moderna flygfåglar. "Vi fokuserade på den mellersta delen av armbenen eftersom vi visste att dessa sektioner innehåller tydliga flygrelaterade signaler hos fåglar, "säger Dr Emmanuel de Margerie, CNRS, Frankrike. "Vi märkte genast att benväggarna i Archaeopteryx var mycket tunnare än hos jordbundna dinosaurier men liknade mycket konventionella fågelben, "fortsätter huvudförfattaren Dennis Voeten från ESRF." Dataanalys visade dessutom att benen på Archaeopteryx planerar närmast de av fåglar som fasaner som ibland använder aktiv flygning för att korsa hinder eller undvika rovdjur, men inte för glidande och svävande former som många rovfåglar och några sjöfåglar som är optimerade för att hålla i flykten. "

"Vi vet att regionen runt Solnhofen i sydöstra Tyskland var en tropisk skärgård, och en sådan miljö verkar mycket lämplig för öhoppning eller flyktflygning, "säger Dr. Martin Röper, Archaeopteryx-kurator och medförfattare till rapporten. "Archaeopteryx delade Jurassic -himlen med primitiva pterosaurier som i slutändan skulle utvecklas till krittens gigantiska pterosaurier. Vi fann liknande skillnader i vingbenets geometri mellan primitiva och avancerade pterosaurier som mellan aktiva flygande och skyhöga fåglar, "tillägger Vincent Beyrand från ESRF.

Eftersom Archaeopteryx representerar den äldsta kända flygande medlemmen i avialan -släktet som också inkluderar moderna fåglar, dessa fynd illustrerar inte bara aspekter av Archaeopteryx livsstil utan ger också inblick i den tidiga utvecklingen av dinosauriernas flykt. "Verkligen, vi vet nu att Archaeopteryx redan aktivt flyger för cirka 150 miljoner år sedan, vilket innebär att den aktiva dinosaurianflykten hade utvecklats ännu tidigare! "säger professor Stanislav Bureš vid Palacký University i Olomouc." Men eftersom Archaeopteryx saknade pectorala anpassningar för att flyga som moderna fåglar, sättet det uppnådde flygflygning måste också ha varit annorlunda. Vi kommer att behöva återvända till fossilerna för att svara på frågan om exakt hur denna bayerska ikon för evolutionen använde sina vingar, "avslutar Voeten.

Det är nu klart att Archaeopteryx är en representant för den första vågen av dinosauriska flygstrategier som så småningom gick ut, lämnar bara det moderna fågelflyget direkt observerat idag.