När fossiler av den äldsta kända fågeln, Archaeopteryx , upptäcktes först för nästan 160 år sedan, fyndet skapade ett pussel som har bekymrat paleontologer sedan dess.

Dessa fossil hyllades för sin chimärliknande kombination av påstådda reptildrag (som en benig svans och käkar med tänder) och de som till synes unika för fåglar – i synnerhet, fjädrar. De hjälpte till att visa att fåglar faktiskt utvecklats från dinosaurier.

Men de presenterade också ett stort evolutionärt problem. De förhistoriska fjädrarna var omöjliga att skilja från fåglarnas idag. Så det var inte klart hur eller när fjädrar utvecklades, och i vilka slags forntida djur.

Spektakulära fossila upptäckter från Kina i mitten av 1990-talet upphävde våra föreställningar om fjäderutveckling, eftersom de avslöjade att fjädrar inte är det, faktiskt, unik för fåglar, men förekom även hos många dinosaurier. Under de senaste 30 åren, ytterligare fossilfynd har avslöjat anmärkningsvärda detaljer om utvecklingen av fjädrar och flyg.

I dag, nyare upptäckter av vad som verkar vara fjäderbeklädda fossiler av pterosaurier, dinosauriernas flygande kusiner, har lett till teorin att fjädrar först utvecklades ännu tidigare med förfäderna till alla dessa varelser. Men alla är inte övertygade, och debatten om fjädrarnas ursprung fortsätter.

Fjädrade dinosaurier

Dinosaurier hade många fler typer av fjädrar än vi ser hos fåglar idag. Vissa dinosaurier hade fyra vingar. Vissa arter avstod helt från vingar och gled med hjälp av stora skinnflikar). Åtminstone några dinosaurier hade färgglada fjädrar, används för kamouflage och parningsskärmar.

Och allteftersom fjädrar utvecklades, det gjorde också huden på dinosaurier och fåglar – till och med började producera mjäll. Men ändå, under många år, fjädrar var bara kända från maniraptoran dinosaurier (den grupp av arter som faktiskt inkluderar fåglar).

Det fanns antydningar om att fjäderutvecklingen inte var så enkel. Fjäderliknande strukturer, även kallad "protofjädrar, " rapporterades i ornitiska dinosaurier. Teoretiska modeller förutspår att de första fjädrarna skulle ha liknat hårliknande filament. Den enkla hårliknande formen på de fossila filamenten, dock, fick några arbetare att tvivla på om de verkligen var fjädrar, snarare än nedbrutna rester av något annat material, som hudkollagen.

Under 2014, en jura ornithischian dinosaurie från Sibirien känd som Kulindadromeus upptäcktes som hade både enkla monofilament och mer komplexa fjädrar som kom från huden. Denna dinosaurie bekräftade att fjädrar inte bara är en egenskap hos maniraptoran dinosaurier, men har troligen sitt ursprung innan de stora dinosauriegrupperna divergerade.

Klart, förmågan att odla fjädrar utvecklades med dinosaurier, även om vissa dinosauriegrupper, speciellt de stora sauropsiderna och pansarankylosaurierna och stegosaurierna, kan senare ha förlorat denna förmåga. Men att ha fjädrar och senare förlora dem, är välkänd hos däggdjur, inklusive valar och elefanter.

Frågan har inte blivit om fjädrar är unika för fåglar, men om de är unika även för dinosaurier. Luddiga hårliknande fibrer som påminner om dinosauriens "protofjädrar" har varit kända sedan en tid tillbaka hos pterosaurier. Pterosauriefilamenten kallades traditionellt "pyknofibrer" och ansågs skilja sig från fjädrar i form och evolution.

Men 2018 upptäckte vi enkla filament och, anmärkningsvärt, tre typer av grenade fjädrar bevarade i pterosaurier från Yanliao Biota fossila fyndigheter från mitten av jura-epoken, ligger i Kina. Även om grenstrukturen inte är riktigt densamma som hos fåglar idag, fjädrarna är rika på keratin, proteinet som vanligtvis finns i fjädrar och hår, och innehåller färgbärande melanosomer.

Denna upptäckt tyder starkt på att de luddiga pyknofibrerna från andra pterosaurier också är primitiva fjädrar. Detta betyder troligen att förmågan att odla fjädrar utvecklades en gång, cirka 100 miljoner år tidigare Archaeopteryx , och överfördes till olika grupper av arter.

Inte överraskande, denna föreställning om fjäderlika pterosaurier har visat sig omtvistad och andra forskare har utmanat våra idéer. Debatten fokuserar på några viktiga frågor, med frågor angående bevarande av fjädrarna fram och mitt.

Leicester Universitys Dave Unwin och Portsmouth Universitys Dave Martill hävdar att pterosauriestrukturerna kan vara för nedbrutna för att vi ska kunna vara säkra på att de är fjädrar, och att de faktiskt kan vara nedbrutna hudfibrer. Men fjädrarnas egenskaper stämmer inte överens med nedbrytning och upplösning av kompositfibrer. De är också slingrande och saknar den rumsliga organisationen av hudfibrer och innehåller melanosomer, som inte ingår i hudkollagen.

Unwin och Martill påpekar också att keratinet och andra kemiska bevis vi hittade kan vara kontaminering. Men detta verkar osannolikt eftersom det bara hittades i fjädrarna och inte i den omgivande vävnaden.

En annan fråga är att andra pterosauriefossiler bara har enkla hårliknande filament och inte grenade strukturer. Men fåglar idag har många olika fjädertyper, så dessa filament kan vara annorlunda eller tidiga, enkel form av fjäder — en idé som stöds av de teoretiska modellerna.

Pågående debatt

Det är alltid en bra idé att ifrågasätta tolkningar av nya fossiler, speciellt där de evolutionära implikationerna är långtgående, även om vi tror att bevisen för pterosauriefjädrar finns i fossilerna. Klart, dock, det finns mer att göra, och vi genomför för närvarande fler tester på fossilerna för att bättre förstå fjädrarnas kemiska sammansättning och struktur.

I sista hand, om vi har rätt, det verkar som om de första fjädrarna kommer att hittas i förfäderna till pterosaurier och dinosaurier under den tidiga triastiden, för ungefär 252 miljoner till 247 miljoner år sedan. Tyvärr, vi har inga fossiler som visar bevarande av mjukvävnad från denna tidsperiod.

Men om vi har lärt oss något från fossilregistret om fjädrar, det är att förvänta sig att mer kommer att upptäckas. Under årens lopp har vi upprepade gånger varit tvungna att bredda vårt sökande efter fossiler med fjädrar, och för hur gamla fjädrar såg ut. Vem vet vilka insikter framtida fossiler kommer att ge.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.