Detta är en bild av en pålitlig rekonstruktion. Mjuka vävnader som ligament spelar en stor roll för att bestämma en leds rörelseomfång. Men mjuka vävnader fossilerar sällan, orsakar problem för paleontologer som försöker rekonstruera vem som har utrotat varelser som kan ha levt. Nu har forskare visat en ny metod för att utläsa i vilken utsträckning ligament hämmar ledrörelser, vilket kan vara till hjälp vid rekonstruktion av gamla arter. Upphovsman:Armita Manafzadeh
De flesta återgivningar och rekonstruktioner av pterodaktyler och andra utdöda flygande reptiler visar en flygposition som liknar fladdermöss, som flyger med bakbenen spridda långt ifrån varandra. Men en ny metod för att dra slutsatser om hur gamla djur kan ha flyttat sina leder tyder på att pterosaurier förmodligen inte kunde slå den posen.
"Det mesta av det arbete som görs just nu för att förstå pterosaurflygning bygger på antagandet att deras höfter kan komma in i en fladdermusliknande pose, "sa Armita Manafzadeh, en doktorsexamen student vid Brown University som ledde forskningen med Kevin Padian från University of California, Berkeley. "Vi tycker att framtida studier bör ta hänsyn till att denna pose sannolikt var omöjlig, vilket kan förändra vårt perspektiv när vi överväger utvecklingen av flykt hos pterosaurier och dinosaurier. "
Forskningen, publicerad i Förfaranden från Royal Society B , är ett försök att hjälpa paleontologer att dra slutsatser om ledernas rörelseomfång på ett sätt som tar hänsyn till de mjuka vävnaderna - särskilt ledband - som spelar viktiga roller i hur leder fungerar. Rent generellt, mjuka vävnader fossilerar inte, lämnar paleontologer att utläsa ledrörelse från benen ensam. Och det finns inte många begränsningar för hur det görs, Säger Manafzadeh. Så hon ville hitta ett sätt att använda dagens djur för att testa i vilken utsträckning ligament begränsar ledrörelser.
Det är en idé som började med mataffärshöns, Säger Manafzadeh.
"Om du hämtar en rå kyckling i mataffären och flyttar dess leder, du kommer till en punkt där du hör en pop, "sa hon." Det är ledbanden som knäpper. Men om jag gav dig ett kycklingskelett utan ledband, du kanske tror att dess leder kan göra alla slags galna saker. Så frågan är, om du skulle gräva upp en fossil kyckling, hur skulle du tro att dess leder kunde röra sig, och hur fel skulle du ha? "
För denna senaste studie, hon använde inte en mataffärs kyckling, men död vaktel. Fåglar är den närmaste levande släktingen till utdöda pterosaurier och fyrvingade dinosaurier. Efter att noggrant ha klippt bort musklerna som omger fåglarnas höftleder, hon manipulerade lederna medan hon tog röntgenvideor. På det sättet, hon kunde bestämma de exakta 3D-positionerna för benen i poser där ledbanden förhindrade ytterligare rörelse.
Denna teknik gjorde det möjligt för Manafzadeh att kartlägga rörelseområdet för vaktelhöften med ligament fästa, som hon sedan kunde jämföra med det rörelseomfång som kan ha utgått från ben ensam. För enbart ben-poser, Manafzadeh använde traditionella kriterier som paleontologer ofta använder - stannade där de två benen träffade varandra och när rörelsen drog lårbenet ur sitt uttag.
Hon fann att över 95 procent av de ledpositioner som verkade troliga med enbart ben faktiskt var omöjliga när ligament fästes.
Nästa steg var att räkna ut hur rörelseomfånget för dagens vaktelhöfter kan jämföra med rörelseomfånget för utdöda pterosaurier och fyrvingade dinosaurier.
Antagandet har länge varit att dessa varelser flög mycket som fladdermöss gör. Det beror delvis på att pterosauriernas vingar var gjorda av hud och stöddes av ett långsträckt fjärde finger, vilket är något som liknar fladdermössens vingar. Fladdermusvingar är också anslutna till deras bakben, som de sprider ut vidsträckt under flygning. Många paleontologer, Manafzadeh säger, anta att pterosaurier och fyrvingade dinosaurier gjorde detsamma. Men hennes studie tyder på att det inte var möjligt.
I vaktel, en fladdermusliknande höftposition verkade vara möjlig baserat på enbart ben, men utåtgående rörelse av lårbenet hämmades av ett särskilt ledband - ett ledband som finns i en mängd olika fåglar och andra reptiler relaterade till pterosaurier. Inga bevis, Manafzadeh säger, föreslår att utdöda dinosaurier och pterosaurier inte skulle ha haft detta ligament, för.
Och med det där ligamentet fäst, denna nya studie tyder på att den fladdermusliknande pose skulle vara omöjlig. Enligt Manafzadehs arbete, denna pose skulle kräva att ligamentet sträckte sig 63 procent mer än vad vaktelbanden kan. Det är en ganska lång sträcka, hon säger.
"Det är en enorm skillnad som måste redovisas innan det kan hävdas att en pterosaur eller" fyrvingad "dinosauras höft skulle kunna komma in i denna fladdermusliknande pose, "Sa Manafzadeh. Och det, hon säger, kan kräva en omprövning av flygets utveckling hos dessa djur.
Förutom att ifrågasätta traditionella idéer om flygning i pterosaurier och tidiga fåglar, forskningen ger också nya sätt att bedöma ledrörlighet för alla fogar av utdöda arter genom att titta på dess levande släktingar.
"Det vi har gjort är att tillhandahålla ett pålitligt sätt att kvantifiera allt i 3D som en led kan göra, "Sa Manafzadeh.
Hon hoppas att andra forskare kommer att använda metoden för att studera andra ledsystem och för att bättre förstå hur andra arter kan ha flyttat sina leder, gick och flög.
