כיצד דינוזאורים נעשו לציפורים

ממצא מאובנים יוצא דופן של דינוזאורים שמהם התפתחו הציפורים מגלה כיצד יוצרת האבולוציה מינים חדשים לגמרי

מאת סטיבן ברוסט, הכתבה מתפרסמת באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל ורשת אורט ישראל 09.03.2017

• זה מכבר מדענים יודעים שהעופות התפתחו מדינוזאורים ושהם בעצם תת־קבוצה שלהם. ממצאים עשירים של מאובני דינוזאורים מנוצים שהתגלו בסין ובמקומות אחרים הנציחו את פרטיו של המעבר הדרמטי מדינוזאורים מפלצתיים שחיו על האדמה לציפורים קטנות שיכולות לעוף.
• טכניקות חדשות לניתוח מאובנים מאפשרות לחוקרים לשחזר את אופן התהוותו של מבנה הגוף המיוחד לציפורים. התוצאות מלמדות שסימני ההיכר של הקבוצה הזאת הופיעו אט־אט במשך עשרות מיליוני שנים, למטרות שונות מאלו שהם משרתים היום.
• הממצאים האלה מתווספים למצבור הולך וגדל של ראיות לכך שמעברים אבולוציוניים גדולים מתרחשים בהדרגה ולא במהירות.

בערך בשש בבוקר, הרבה לפני עלות השחר, ביום נובמבר קר ב-2014, פילסתי את דרכי בתחנת הרכבת בבייג’ין ונאבקתי לעלות לקרון הצפוף. נסעתי לג’ינז’ו, עיר בצפון מזרח סין, שגודלה כגודל שיקגו. ניסיתי לגנוב עוד קצת שינה בעודנו מזדחלים על פני מפעלי בטון ושדות תירס אפופי ערפיח, אבל הייתי נרגש מכדי להירדם. ביעד חיכה לי משהו שלפי השמועות היה בלתי ייאמן: מאובן מסתורי שאיכר אחד נתקל בו במקרה בעת שקצר את יבוליו.

ארבע שעות אחר כך יצאתי אל הרציף בג’ינז’ו והשתרכתי אחרי עמיתי ג’ונצ’אנג לו, צייד דינוזאורים מפורסם מן האקדמיה הסינית למדעים גאולוגיים בבייג’ין, שביקש את עזרתי בחקר המאובן. קבוצה קטנה של מכובדים מקומיים קיבלה את פנינו ולקחה אותנו למוזיאון העירוני השוכן בבניין רעוע בפאתי העיר. ברצינות של ועידת פסגה מדינית רמת דרג, פסעה פמלייתנו לאורך מסדרון ארוך ונכנסה לחדר צדדי ובו פיסת סלע שהייתה מונחת על שולחן קטן. מצאתי אפוא את עצמי פנים אל פנים עם אחד המאובנים היפים ביותר שראיתי מעודי: שלד בגודל של חמור בערך, שצבע עצמותיו החום-שוקולדי בלט בניגודו על רקע אבן הגיר האפורה.

לא היה לי ספק שמדובר בדינוזאור. ליצור היו שיניים חדות כסכין לבשר, טפרים מחודדים וזנב ארוך שהעיד במובהק על קרבתו המשפחתית לוולוסירפטור המרושע מ”פארק היורה“. אבל כמה מאפיינים חשובים הבדילו בין הפריט הזה מסין ובין דינוזאורים דומים רגילים. עצמותיו קלות וחלולות, רגליו ארוכות ודקות כמו של אנפה, וגופו מכוסה כל מיני סוגים של נוצות, ובכללן נוצות קולמוס גדולות שהיו מונחות זו על זו על פני זרועותיו ויצרו כנפיים. הדינוזאור הזה דומה להפליא לציפור.

כשנה אחר כך, הגדרנו לו ואני את השלד הזה כמין חדש: ז’ניואנלונג. המאובן הזה הוא האחרון ברשימה ארוכה של דינוזאורים בעלי נוצות שנמצאו במחוז ליאאונינג בסין בעשרים השנים האחרונות, סדרה יוצאת דופן של מאובנים הממחישה, כמו ספרון ציורים, כיצד התפתחו הדינוזאורים המפלצתיים של עידן היורה והיו לציפורים של ימינו.

ההשלכות של המאובנים האלה אדירות. מאז ימיו של צ’ארלס דארווין, תוהים המדענים כיצד מפיקה האבולוציה קבוצות בעלי חיים שהן חדשות במובהק. האם זה קורה מהר, בגלל איזו מוטציה חריגה שיכולה להפוך יצורי יבשה לאדוני השמים? או שהקבוצות החדשות האלה נוצרות לאט יותר, בעת שהאורגניזמים עוברים התאמה לסביבות המשתנות על פני מיליוני שנים? הז’ניואנלונג ומאובנים אחרים מליאאונינג וממקומות אחרים מתחילים להשיב על כך.

מאובני מעבר

ציפורים ניחנו בשפע מאפיינים המבדילים אותן מבעלי חיים מודרניים אחרים. לבד מן התכונות המאפשרות להן לעוף, חילוף החומרים שלהן מהיר, מה שמאפשר להן לגדול במהירות מדהימה; מוחותיהן הגדולים מעניקים להם אינטליגנציה גבוהה וחושים חדים. הציפורים שונות כל כך, בעצם, משאר בעלי החיים, עד שהחוקרים תמהים על מוצאן זה זמן רב.

בשנות ה-60 של המאה ה-19, הביולוג הבריטי תומס הנרי האקסלי, אחד מחבריו הקרובים ביותר ומתומכיו הקולניים ביותר של דארווין, החל בפתרון התעלומה של מוצא הציפורים. רק כמה שנים אחרי שדארווין פרסם את ספרו מוצא המינים ב-1859, סדקו פועלי מחצבה בבוואריה לוח של סלע גיר וגילו בו שלד בן 150 מיליון שנה של יצור פרנקשטייני. היו לו טפרים חדים וזנב ארוך כמו לזוחל, אבל גם נוצות וכנפיים כמו לציפור. האקסלי הבין שהחיה, שקיבלה את השם ארכאופטריקס דומה דמיון מפתיע לדינוזאורים הטורפים הקטנים כדוגמת הקוֹמפּסוֹגנַתוּס, שגם הם החלו מתגלים באותם ימים. האקסלי העלה אפוא רעיון מהפכני: העופות הם צאצאי הדינוזאורים. היו שחלקו עליו, והפולמוס נטה לכאן ולכאן במשך מאה השנים הבאות.

המחלוקת יושבה בסופו של דבר, כפי שקורה בדרך כלל בוויכוחים מסוג זה, כשהתגלו מאובנים חדשים. באמצע שנות ה-60 של המאה ה-20, חשף חוקר המאובנים ג’ון אוסטרום מאוניברסיטת ייל את הדינוזאור דֶיינוֹניכוּס, הדומה להפליא לציפור, במערב אמריקה הצפונית. היו לו זרועות ארוכות שנראות כמעט כמו כנפיים ומבנה צנום המלמד שזה היה בעל חיים פעיל ואנרגטי. ייתכן, הסיק אוסטרום, שאף היו לדיינוניכוס נוצות. שכן אם הציפורים הן נצר לדינוזאורים, מה שכבר התקבל אז על דעתם של חוקרי מאובנים רבים, הרי שנוצות בוודאי התפתחו בנקודה כלשהי בשושלת האבולוציונית הזאת. אבל אוסטרום לא היה בטוח בזה כי היו לו רק עצמות של אותו בעל חיים. למרבה הצער, חלקים רכים כמו נוצות כמעט אינם שורדים את תלאות המוות, הריקבון והקבורה ואינם מתאבנים.

אוסטרום חיכה. הוא המשיך לחפש את אותו “גביע קדוש” שיוכיח מעל ומעבר לכל ספק את הקשר בין הציפורים לדינוזאורים: שלד של דינוזאור שנשמר לפרטיו בשלמות כזאת שאפשר לראות בו נוצות. ואז, ב-1996, לקראת סוף הקריירה שלו, השתתף אוסטרום בפגישה השנתית של האגודה לחקר מאובני חולייתנים בניו יורק ושם ניגש אליו פיליפ קרי, המכהן כיום כפרופסור באוניברסיטת אלברטה. קרי, שחקר גם הוא מאובנים של דינוזאורים דמויי עופות, חזר זמן קצר קודם לכן מסין, שם נודע לו על מאובן יוצא דופן. הוא שלף תמונה והראה אותה לאוסטרום. והנה בתמונה דינוזאור קטן מוקף בהילה של מוך נוצתי. הוא נשמר בכל פרטיו בגלל שאפר וולקני קבר אותו מהר, כמו בפומפיי. אוסטרום פרץ בבכי. מישהו סוף סוף מצא את הדינוזאור המנוצה שלו.

המאובן שהראה קרי לאוסטרום, שלימים קיבל את השם סינוזאורופטריקס, היה ראשון במבול של תגליות. המדענים מיהרו לאזור ליאאונינג בסין שבו נמצא המאובן כמו מחפשים בימי הבהלה לזהב, אף על פי שמי שבאמת ידעו היכן לחפש היו האיכרים בני המקום. היום, בחלוף שני עשורים מגילוי הסינוזאורופטריקס, חילצו ציידי המאובנים יותר מ-20 מינים של דינוזאורים מנוצים מליאאונינג. והמגוון שלהם רחב: מדודנים קדומים של טירנוזאורוס רקס, שאורכם תשעה מטרים והם מכוסים פלומה דמוית שיער, עד דינוזאורים צמחוניים שגודלם כגודל כלב והם עטורים נוצות פשוטות הדומות למחטי דורבן, וכלה ביצורים שגודלם כגודל עורב בעלי כנפיים של ממש שידעו לדאות. המאובנים האלה הם מן המהוללים בעולם.

הדינוזאורים בעלי הנוצות מליאאונינג הכריעו בעניין: הציפורים אכן התפתחו מדינוזאורים. אבל הקביעה הזאת אולי מטעה קצת כי משתמע ממנה ששתי הקבוצות האלה שונות בעיקרן. לאשורו של דבר, העופות הם דינוזאורים: הם אחת מתת־הקבוצות הרבות שאפשר להתחקות אחרי מוצאן מן האב הקדמון המשותף לכל הדינוזאורים, ולכן הם דינוזאורים לא פחות מטריצֶרַטוֹפְּס או הברונטוזאורוס. אפשר לתאר זאת כך: העופות הם דינוזאורים ממש כשם שהעטלפים הם סוג חריג של יונק שיכול לעוף.

המאובנים מליאאונינג עזרו גם להבהיר את הגנאולוגיה של הציפורים. הם מראים לאיזה ענף באילן היוחסין של הדינוזאורים הן שייכות. העופות הם סוג של תֶרוֹפּוֹד, אותה קבוצה שחברים בה טורפים אימתניים כמו טי-רקס,אַלוֹזַאוּרוּס וסְפִּינוֹזַאוּרוּס. אבל קרובי המשפחה הקרובים ביותר של העופות הם תת־קבוצה של תרופודים קטנים, גמישים וחכמים הרבה יותר: הרפטורים, ובהם הווֶלוֹצירפטור, הדיינוניכוס של אוסטרום והז’ניואנלונג שלו ואני הגדרנו בג’ינז’או, שאכן דומה מאוד לציפור מודרנית. במקום כלשהו בלהקת המינים המנוצים האלה עובר הגבול בין מה שהוא עוף לבין מה שאיננו עוף.

יש לנו היום כל כך הרבה מאובנים של דינוזאורים מנוצים מליאאונינג וממקומות אחרים, שיחד הם מציירים תמונה של תמורה אבולוציונית גדולה. התמונה הזאת היא הדוגמה הברורה ביותר מסוגה בכל תיעוד המאובנים. אני ומדענים אחרים חוקרים את המאובנים האלה במגוון שיטות מתקדמות: סריקות טומוגרפיה ממוחשבת (CT) כדי לדמות את האנטומיה שלהם, ניתוח נתונים ממוחשב כדי להרכיב אילנות יוחסין, מודלים ממוחשבים כדי לדמות את אופן התנועה של בעלי החיים האלה, וטכניקות סטטיסטיות מתקדמות כדי לברר כיצד האבולוציה מייצרת מינים ומבנים אנטומיים חדשים. תובנות שהתקבלו בזמן האחרון מן המחקרים האלה מאפשרות לנו לגולל את סיפור הפיכתם של הדינוזאורים לציפורים, סיפור המשמש ראיה מרכזית בפתרון החידה הישנה של אופן היווצרותן של קבוצות גדולות וחדשות.

המראה אקראית

היווצרות הנוצות היא עניין מרכזי בחידת התפתחותם של העופות. הנוצות הן כרטיס הביקור של הציפורים, כמו פאות הלחיים והשיער השחור החלק של אלביס פרסלי. די מבט אחד בכנפיו הפרושות של עיט או בזנבו הראוותני של טווס, כדי לדעת בדיוק מה אנו רואים. אנו מבינים שזה בוודאי סוג של עוף כי בשונה מיונקים, מזוחלים או מכל קבוצה עכשווית אחרת של בעלי חיים, רק לציפורים יש נוצות. והן אביזר מופלא. הנוצות הן האולר השווייצרי של הטבע: כלי רב־תכליתי שמאפשר לעוף, להרשים בת זוג או יריב, וגם לשמור על חום הגוף ולאפשר דגירה על ביצים בקן. ואמנם שימושיהן רבים כל כך, עד שהיה קשה לברר מה הייתה התכלית שלשמה התפתחו מלכתחילה.

בזכות הסינוזאורופטריקס ומאובנים אחרים מליאאונינג אנחנו יודעים דבר אחד בוודאות: הנוצות לא צצו כך פתאום עם העופות הראשונים אלא הופיעו מוקדם הרבה יותר, אצל אבותיהם הקדמונים הדינוזאורים. ייתכן אפילו שהאב המשותף של כל הדינוזאורים היה מין מנוצה. אבל הנוצות המוקדמות האלה היו שונות מאוד מנוצות הקולמוס של העופות המודרניים. כסות הנוצות של הסינוזאורופטריקס, ושל דינוזאורים רבים אחרים, דמתה יותר לפלומה צמרירית עשויה אלפי סיבים דמויי שיער. לא ייתכן שהדינוזאורים האלה יכלו לעוף. הנוצות שלהם היו פשוטות מכדי לתפוס רוח, וגם לא היו להם כנפיים כלל. אם כך, הנוצות התפתחו בתחילה למטרה אחרת, ככל הנראה כדי לשמור עם חום גופם של הדינוזאורים הקטנים האלה.

למרביתם היה די בנוצותיהם הזיפיות. אבל תת־קבוצה אחת, התרופודים המַנירפטורים, עברה שדרוג כולל. הגדילים דמויי השערות הלכו והתארכו ואז התחילו להסתעף, בתחילה לכמה קווצות פשוטות ואז למערכת מסודרת הרבה יותר של סעיפים הנפרשים הצידה מקנה מרכזי. וכך נולדה נוצת הקולמוס. והנוצות המשוכללות האלה, בהיותן מסודרות בשורות המכסות זו על זו על גבי הזרועות, יצרו את הכנפיים. לכמה מן הדינוזאורים של ליאאונינג, כמו למשל המיקרורפטור, דינוזאור שגודלו כעורב והוגדר על ידי שו שינג מן המכון לפלאונתולוגיה של חולייתנים ולפלאואתנרופולוגיה בבייג’ין, היו כנפיים גם על הרגליים ועל הזנב, סידור שאינו קיים אצל שום עוף בימינו.

מדוע המירו הדינוזאורים האלה את פלומתם בכנפיים? התשובה המתבקשת היא כדי לעוף: המנירפטורים הלכו והפכו את גופם למטוס, והכנפיים התפתחו והיו למשטחי העילוי. אבל בחינה מדוקדקת יותר של עדויות המאובנים מלמדת שלא כך היה. אמנם אחדים מן היצורים הקטנים והמכונפים כמו המיקרורפטור בוודאי היו מסוגלים לדאות, כך עולה מניסויים במנהרות רוח ומהדמיות מחשב שערך גארת’ דייק מאוניברסיטת דברצן בהונגריה, אחרים, כמו הז’ניואנלונג מג’ינז’ו היו קצרי זרועות וגופיהם הכבדים נשארו על הקרקע. וחוץ מזה, כל הדינוזאורים המכונפים האלה חסרו את שרירי החזה הכבירים המספקים את הכוח הנחוץ לתעופה, ורק למעטים היו נוצות קולמוס לא סימטריות, בעלות שפת התקפה (דגל קדמי) קצרה וקשיחה ושפת זרימה (דגל אחורי) רכה יותר, המותאמות באופן מיטבי לעמידה בכוחות החזקים של התנגדות האוויר בתנועה מהירה.

לא היה רגע שבו דינוזאור הפך לציפור, שום מפץ גדול שבו הטי-רקס הפך לתרנגולת. זה היה מסע.

הממצאים האחרונים מרמזים שהכנפיים התפתחו כדי למלא תפקיד אחר דווקא, פחות ידוע: תצוגה ראוותנית. סוג אחד של ראיות נובע מעבודה חלוצית שעשה ג’יייקוב וינטר מאוניברסיטת בריסטול באנגליה. הוא השתמש במיקרוסקופים חזקים לזיהוי הגופיפים מכילי הפיגמנטים, מלנוזומים, בנוצות דינוזאור מאובנות. מתברר שנוצותיהם של הדינוזאורים המנוצים, שלא יכלו לעוף, היו ססגוניות מאוד. מקצתן אף החזירו אור בזוהר צבעוני כמו נוצות של מיני ציפורים גם היום. הקישוטים הבוהקים האלה בוודאי היו הכלי המושלם למשיכת בנות זוג ולהרתעת יריבים.

הססגוניות שכנראה אפיינה את נוצות הדינוזאורים האלה הולידה השערה חדשה בתכלית בדבר היווצרות הכנפיים: הן התפתחו בתחילה לשם פרסומת – שלטי חוצות שהזדקרו מן הזרועות, מן הרגליים ומן הזנב. הדינוזאורים בעלי כנפי הקישוט האלה מצאו את עצמם אפוא סובבים עם משטחים גדולים ורחבים שבין היתר, בשל חוקי הפיזיקה, יש להם איכויות אווירודינמיות. רוצה לומר, המעוף התפתח במקרה. וייתכן שהוא התפתח במקביל פעמים רבות, כשמנירפטורים שונים החלו לחוש בכוח העילוי של כנפיהם בדילוגיהם על פני הקרקע, בריצה מהירה במעלה עצים, או בקפיצה בין ענפים. בסופו של דבר, צאצאיה של אחת משושלות המנירפטורים האלה החלו לקטון, פיתחו שרירי חזה גדולים וזרועות מאורכות מאוד, איבדו את זנבם הארוך והיו לציפורים של היום.

אבולוציה צעד צעד

התפתחות הנוצות והכנפיים מדגימה דפוס אבולוציוני כללי הרבה יותר. הדינוזאורים של ליאאולינג מראים שמאפיינים רבים אחרים הייחודיים כביכול לציפורים התפתחו מיליוני שנים לפני הציפורים עצמן ומסיבות שאינן קשורות כלל למעוף.

רגליים וכפות רגליים ישרות וארוכות בעלות שלושה בהונות ראשיים דקים, מסימני ההיכר של הציפור המודרנית, הופיעו לראשונה לפני יותר מ-230 מיליון שנה אצל הדינוזאורים הקדומים ביותר. הופעתן, כך נראה, הייתה חלק מעיצוב מחדש של גוף הדינוזאור כולו והפיכתו למכונת ריצה מהירה על שתי רגליים, יצור שרץ מהר יותר והיטיב לצוד ממתחריו. המאפיינים האלה של הגפיים האחוריות הם חלק מן המאפיינים המייחדים את קבוצת הדינוזאורים כולה, והם אלה שסייעו להם לשלוט בעולם זמן רב כל כך. אצל כמה מן הדינוזאורים האלה, שהיו החברים המוקדמים ביותר בשושלת התרופודים, התאחדו עצם הבריח השמאלית ועצם הבריח הימנית ויצרו מבנה חדש: עצם המזלג. זה שינוי קטן לכאורה, שייצב את רצועת הכתפיים ואפשר לטורפים הזריזים האלה, שגודלם היה כגודל כלב, לספוג טוב יותר את הזעזועים הכרוכים בציד. לימים, אצל הציפורים, עברה עצם המזלג הסבה והיא משמשת אותן כקפיץ האוגר אנרגיה כשהן מנפנפות בכנפיהן.

גם לעצמות החלולות ולגדילה המהירה, המייחדות את העופות וחשובות למעופן, שורשים אצל הדינוזאורים. לדינוזאורים רבים היו עצמות שהכילו שקיות אוויר שעשו אותן חלולות. השקיות האלה הן סימן מובהק לכך שהיו להם “ריאות זרימה” יעילות ביותר, הקולטות חמצן לא רק בשאיפה אלא גם בנשיפה. אצל הציפורים, ריאות מסוג זה מספקות את חומר הבעירה הנחוץ לקיום אורח החיים עתיר האנרגיה שלהן, נוסף על כך שהן עושות את השלד קל יותר ומאפשרות תעופה. וכן, המבנה המיקרוסקופי של עצמות הדינוזאורים מעיד שקצב הגדילה והפיזיולוגיה של בעלי החיים האלה היו באמצע, בין אלה של הזוחלים קרי הדם המאחרים להתבגר, ובין אלה של הציפורים של ימינו, חמות הדם ומהירות הגדילה. החוקרים מבינים אפוא היום שריאות זרימה וגדילה מהירה הופיעו יותר מ-100 מיליון שנים לפני שהציפורים פרשו כנף, כשהדינוזאורים המהירים וארוכי הרגליים הראשונים החלו לקיים את עצמם כאצנים אנרגטיים, שונים בתכלית מיריביהם המגושמים, הדו־חיים, הלטאות והתנינים.

ממדיהן הצנועים של הציפורים, העדינות והקטנות הרבה יותר מהטי-רקס וחבריו, גם הם קדמו לציפורים עצמן. מייק לי מאוניברסיטת פלינדרס באוסטרליה ורוג’ר בנסון מאוניברסיטת אוקספורד מצאו כל אחד לחוד שההקטנה האבולוציונית ההדרגתית של גודל הגוף החלה אצל המנירפטורים ונמשכה יותר מ-50 מיליון שנה. לא ברור מה בדיוק חולל את המגמה הזאת, אבל אחת האפשרויות היא שמבנה הגוף ההולך וקטן של הדינוזאורים המנוצים האלה פתח להם פתח לגומחות אקולוגיות חדשות: עצים, שיחים, אולי אפילו מערות תת־קרקעיות או מחילות שענקים כמו הברכיוזאורוס והסטגוזאורוס לא יכלו להיכנס אליהן.

גם התכונות העצביות וההתנהגותיות של הציפורים החיות היום נעוצות בעידן הדינוזאורים. רבות מן הראיות המכריעות להיסטוריה הרחוקה של התכונות האלה מקורן במדבר גובי במונגוליה, שם צוות משותף למוזאון הטבע האמריקני בניו יורק (AMNH) והאקדמיה המונגולית למדעים מלקט מאובנים זה 25 שנה. בניצוחם של מארק נורלומייק נובצ’ק מ-AMNH, אספו המשלחות, היוצאות מדי שנה בקיץ, שלל דוגמאות מתקופת הקרטיקון העליון, לפני 84 עד 66 מיליון שנה, המספקות מבט מפורט שלא היה כמותו אל חיי הדינוזאורים והעופות הקדומים. הם מצאו, בין היתר, אוצר של גולגולות שמורות היטב של ולוסירפטור ומנירפטורים מנוצים אחרים. סריקות CT של המאובנים האלה, שעשתה איימי בלאנוף מאוניברסיטת סטוני ברוק, גילו שלמינים האלה היה מוח גדול ושחלקו הקדמי ביותר של האיבר הזה היה מורחב. מוח קדמי גדול הוא שעושה את הציפורים חכמות כל כך ומשמש כמחשב טיסה המאפשר להן להשתלט על עניין התעופה הלא פשוט ולהתנועע בעולם האווירי המסובך על שלושת ממדיו. המדענים עדיין אינם יודעים מדוע פיתחו הדינוזאורים האלה אינטליגנציה חדה כל כך, אבל המאובנים שלהם מראים בבירור שאבותיהם הקדמונים של הציפורים נעשו חכמים לפני שהתחילו לעוף.

גוף הציפור לא היה אפוא תכנית מסודרת, אלא יותר כמו מבנה עשוי לגו, שהורכב לבנה אחר לבנה במרוצת האבולוציה. המעבר בין דינוזאור לציפור לא התרחש בבת אחת, אלא במשך עשרות מיליוני שנים של התפתחות הדרגתית.

מעבר חלק

המעבר מדינוזאור לציפור היה הדרגתי כל כך, בעצם, עד שאין הבחנה ברורה באילן היוחסין של המשפחה בין יצורים שאינם ציפור לבין כאלה שהם ציפור, כך הראיתי ב-2014 על בסיס חישובים סטטיסטיים. המחקר שלי נבע מעבודת הדוקטורט שכתבתי בהדרכתו של נורל. מלבד מסע החיפוש בן 25 השנים שהוא עורך במדבר גובי, נורל עובד בעשרים השנים האחרונות עם דורות של דוקטורנטים על הרכבת אילנות היוחסין ההולכים ומסתעפים של הדינוזאורים. הוא ואני, עם עמיתינו גרים לויד מאוניברסיטת לידס באנגליה וסטיב ואנג ממכללת סווארת’מור, בנינו מסד נתונים של יותר מ-850 מאפייני שלד של כ-150 תרופודים הפזורים על כל קשת המעבר מדינוזאור לציפור. אחר כך נעזרנו בסטטיסטיקה של ריבוי משתנים כדי למקם כל מין ב”מרחב מורפולוגי” שהוא ביסודו של דבר מפה המקבצת מינים על פי שיעור המאפיינים המשותפים שלהם. שני מינים דומים מאוד זה לזה ומבחינה אנטומית הם יהיו קרובים במפה, כמו שיקגו ואינדיאנפוליס במפת כבישים, ואילו שני מינים ששלדיהם שונים זה מזה יהיו רחוקים, כמו שיקגו ופניקס. אם העופות התפתחו מן הדינוזאורים בסדרה של מוטציות דרמטיות, מהירות, שהולידו עד מהרה בעל חיים מסוג שונה לגמרי, הרי ששתי הקבוצות יהיו ממקומות באזורים נבדלים במפה. אבל המרחב המורפולוגי שהתקבל היה “מבולגן”: הציפורים היו מפוזרות בתוך אזורים גדולים יותר של דינוזאורים. לא הייתה הפרדה ברורה ביניהם, מה שמלמד על מעבר אטי מאוד עד שלמעשה הוא אינו מורגש.

אם כן, ציפורים אינן אלא סוג של דינוזאור. לוּ ערכתי מסע חיפוש בג’ינז’ו לפני כ- 125 מיליון שנה, כשהז’ניואנלונג היה עדיין בחיים כשהוא מפרפר לשווא בכנפיו בעודו בורח מענן האפר שחנק אותו בסופו של דבר, הוא בוודאי היה נראה לי כמו עוף גדול כלשהו. הייתי אומר שבאופן כללי, דינוזאורים ועופות חד הם. הגדרתו הטכנית של הז’ניואנלונג כדינוזאור ולא כציפור היא מוסכמה מדעית ועניין של מסורת. חוקרי מאובנים כבר מזמן הגדירו את העופות כצאצאיו של האב הקדמון המאוחר ביותר המשותף לארכאורפטריקס של האקסלי ולציפור המודרנית: ביסודו של דבר בעל חיים בעל כנפיים ראויות לשמן שהיה מסוגל לעוף. מאחר שהדרומאוזאורים, ובהם הז’נגיואנלונג, מצויים כמה ענפים מחוץ לחלק הזה של אילן היוחסין, הם אינם מוגדרים כעופות.

ועם זאת, אין לזלזל בעופות. הם אולי דינוזאורים ולא מחלקה נפרדת, אבל הם מיוחדים. הם בנו להם דרך חיים חדשה לגמרי, והיום הם משגשגים עם יותר מ-10,000 מינים במגוון צורות עשיר להרהיב, מיונק הדבש ועד היען. יותר מכך, העופות הצליחו לשרוד בשעה שכל שאר הדינוזאורים מתו לפני 66 מיליון שנה.

מדהימה היא המחשבה על כל תהפוכות הגורל האקראיות שפעלו על פני עשרות מיליוני שנים והפיקו את קבוצת בעלי החיים קשת העורף הזאת. אבותיהם לא ידעו שהם נעשים יותר ויותר דומים לציפורים. גם אנחנו, אילו היינו עדים לתהליך, לא היינו מצפים שרבים מן המאפיינים שהתפתחו כדי לעזור לדינוזאורים האלה להתחמם ולמשוך בני זוג יעברו הסבת ייעוד ויהיו למרכיבים יסודיים של מערכת תעופה.

האבולוציה אינה רואה את הנולד; היא פועלת רק על מה שזמין עכשיו, ומה שמכוון אותה הם רק הגורמים המשתנים תמיד שאינם נגמרים לעולם: לחצי הסביבה ותחרות. לא היה רגע שבו דינוזאור הפך לציפור, שום מפץ גדול שבו הטי-רקס הפך לתרנגולת. זה היה מסע, וככל שמוסיפים המדענים ללמוד על אודות מעברים אבולוציוניים גדולים אחרים, כמו המעבר מדגים לטטרפודים בעלי גפיים ואצבעות, מיונקי היבשה ללווייתנים, מפרימטים שוכני עצים לבני אדם הולכים על שתיים, אנחנו נוכחים בגורם משותף לכל המעברים האלה: מדובר במרתון, לא בספרינט, ואין קו סיום.

ראוי להזכיר עוד היבט של סאגת מוצא העופות. המחקר הסטטיסטי שעמיתיי ואני עשינו אולי מסביר איך שרדו הציפורים את אסון ההכחדה שגבה את חייהם של שאר הדינוזאורים. בעבודתנו, השתמשנו במסד הנתונים הגדול שבנינו למדידת קצבים אבולוציוניים: באיזו מהירות השתנו מאפייני השלד של העופות ושל דודניהם הדינוזאורים. זהו סימן לחיוניות אבולוציונית. התוצאות הפתיעו אותנו. העופות המוקדמים האלה שחיו לצד אבותיהם הדינוזאורים התפתחו בקצב מהיר ביותר, מהר מן הוולוסירפטור, מן הז’ניואנלונג וממינים אחרים שאינם עופות. נראה שמרגע שנוצר דינוזאור קטן המסוגל לעוף, מרגע שהורכבה ערכת הלגו שלו, התאפשר מימושו של פוטנציאל אבולוציוני מדהים. לדינוזאורים המעופפים הייתה כעת גישה לגומחות אקולוגיות ולהזדמנויות חדשות. וכשאחיהם לא יכלו להתמודד עם פגיעתו האפוקליפטית של האסטרואיד בקוטר תשעה קילומטרים וחצי שהתנגש בכדור הארץ בסוף עידן הקרטיקון, הציפורים פשוט חלפו על פני ההרס בטיסה, כשלפניהם נפרש עולם חדש לכבוש אותו.

על הכותב

סטיבן ברוסט – חוקר מאובנים מאוניברסיטת אדינבורו שבסקוטלנד. הוא חוקר את השתנותן של משפחות בעלי חיים גדולות, כמו הדינוזאורים והעופות, בפרקי זמן ארוכים.

לקריאה נוספת

• Gradual Assembly of Avian Body Plan Culminated in Rapid Rates of Evolution across the Dinosaur-Bird Transition. Stephen L. Brusatte et al. in Current Biology, Vol. 24, No. 20, pages 2386–2392; October 20, 2014
• A Large, Short-Armed, Winged Dromaeosaurid (Dinosauria: Theroposda) from the Early Cretaceous of China and Its Implications for Feather Evolution. Junchang Lü and Stephen L. Brusatte in Scientific Reports, Vol. 5, Article No. 11775; July 16, 2015
• The Origin of Birds and Their Flight. Kevin Padian and Luis M. Chiappe; Scientific American, February 1998
• אתר הבית של מחבר המאמר, סטיבן ברוסט