Småfåglar har utforskat en mängd olika flygstilar, allt från svävande kolibrier till gränssparvar till skyhöga hassvalor och svalor. En ny studie från Cornell University kan förklara varför.
Bärande ben i vingarna på mindre fåglar kan utvecklas mer fritt än de gör hos större fåglar, eftersom större fåglar måste motstå högre nivåer av stress på sina skelett, fann forskarna.
"Utvecklingen av vingproportioner är strängare begränsad hos stora fåglar, som arbetar under större mekaniska påfrestningar", säger Andrew Orkney, huvudförfattare och postdoktor i labbet till medförfattaren Brandon Hedrick, biträdande professor i biomedicinska vetenskaper.
Deras studie, publicerad i Nature Communications , har potentiella implikationer för biologisk förståelse av djurens evolution bortom fåglar.
"Vi fann att större fåglar måste ändra olika skelettkomponenter av sina vingar samtidigt snarare än att kunna utveckla olika delar av sina vingar oberoende," sa Hedrick. "Det är lättare att byta ut en liten del av vingen än hela vingen. Det kan vara så att större djur är mindre kapabla att utvecklas snabbt och flytta in i nya nischer mer generellt."
Fåglar varierar i kroppsmassa med en faktor på 10 000, så de är ett utmärkt modellsystem för att undersöka denna bredare fråga hos djur, sa forskarna. Inom fåglar kan detta förklara den speciella evolutionära framgången för släktlinjer med liten kropp. Till exempel, av de totalt 11 000 fågelarterna är cirka 6 500 sångfåglar, som vanligtvis är små.
"Kolibrier är också en mycket framgångsrik och liten grupp, men ingenting är så framgångsrikt som sångfåglar inom fåglar," sa Hedrick.
Forskarna använde tidigare publicerade datauppsättningar med öppen källkod med exakta mätningar som samlats in från 228 mikro-CT-skannade fågelskelett. Landmärken som referens markerades på varje ben. Med hjälp av det här arkivet tillämpade Orkney och Hedrick statistiska metoder för att bedöma i vilken grad olika ben utvecklas antingen tillsammans eller oberoende av varandra över fågelns släktträd – känt som deras evolutionära "integration."
I framtida arbete kommer forskarna att undersöka hur förändringar inom bröstkorgen och buken samverkar med vingen hos småfåglar; huruvida integration i fåglar är strukturerad på olika sätt mellan fåglar som föds i stånd att flyga så snart de kläcks och fåglar som föds hjälplösa, och om fladdermöss, som har utvecklat sin flygning oberoende av fåglar, följer liknande evolutionära regler eller om det finns flera sätt att strukturera en flygande ryggradsdjur.
Mer information: Andrew Orkney et al, Liten kroppsstorlek är associerad med ökad evolutionär labilitet av vingskelettproportioner hos fåglar, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-48324-y
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Cornell University
