ฟอสซิลพลิกความรู้กว่าศตวรรษเกี่ยวกับกำเนิดนกสมัยใหม่

เศษซากดึกดำบรรพ์ของโครงกระดูกที่ซ่อนอยู่ในหินขนาดเท่าผลส้มโอได้ช่วยไขข้อสันนิษฐานอันยาวนานที่สุดข้อหนึ่งเกี่ยวกับต้นกำเนิดของนกในปัจจุบัน

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และพิพิธภัณฑ์ Natuurhistorisch Maastricht พบว่าหนึ่งในลักษณะสำคัญของกะโหลกที่เป็นลักษณะของนกสมัยใหม่ถึง 99% คือจะงอยปากเคลื่อนที่ วิวัฒนาการมาก่อนเหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่คร่าชีวิตไดโนเสาร์ขนาดใหญ่ทั้งหมดเมื่อ 66 ล้านปีก่อน

การค้นพบนี้ยังชี้ให้เห็นว่ากะโหลกของนกกระจอกเทศ นกอีมู และญาติของพวกมันมีวิวัฒนาการแบบ ‘ย้อนกลับ’ ทำให้กลับคืนสู่สภาพดั้งเดิมมากขึ้นหลังจากนกสมัยใหม่เกิดขึ้น

ทีมงานเคมบริดจ์ใช้เทคนิคการสแกน CT เพื่อระบุกระดูกจากเพดานปากหรือเพดานปากของนกโบราณสายพันธุ์ใหม่ ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่าJanavis finalidens มันอาศัยอยู่ที่ปลายสุดของยุคไดโนเสาร์ และเป็นหนึ่งในนกที่มีฟันชุดสุดท้ายที่ยังมีชีวิตอยู่ การเรียงตัวของกระดูกเพดานปากของมันแสดงให้เห็นว่า ‘นกไดโน’ ตัวนี้มีจะงอยปากที่คล่องแคล่วและคล่องแคล่ว แทบแยกไม่ออกจากนกสมัยใหม่ส่วนใหญ่

เป็นเวลากว่าศตวรรษที่มีการสันนิษฐานว่ากลไกที่ทำให้จะงอยปากเคลื่อนที่ได้นั้นพัฒนาขึ้นหลังจากการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์ อย่างไรก็ตาม การค้นพบใหม่ซึ่งรายงานในวารสาร Nature ชี้ให้เห็นว่าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับที่มาของกะโหลกนกสมัยใหม่นั้นจำเป็นต้องได้รับการประเมินใหม่

นกแต่ละชนิดจากทั้งหมด 11,000 สายพันธุ์บนโลกในปัจจุบันถูกจำแนกออกเป็น 1 ใน 2 กลุ่มที่มีรูปร่างโค้งเกิน โดยพิจารณาจากการเรียงตัวของกระดูกเพดานปากของพวกมัน นกกระจอกเทศ นกอีมู และญาติของพวกมันจัดอยู่ในกลุ่ม palaeognath หรือ ‘กรามโบราณ’ ซึ่งหมายความว่า กระดูกเพดานปากของพวกมันจะถูกหลอมรวมกันเป็นก้อนแข็งเช่นเดียวกับมนุษย์

นกกลุ่มอื่นๆ จัดอยู่ในกลุ่ม neognath หรือกลุ่ม ‘ขากรรไกรสมัยใหม่’ ซึ่งหมายความว่ากระดูกเพดานปากของพวกมันเชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อเคลื่อนที่ สิ่งนี้ทำให้จะงอยปากของพวกมันคล่องแคล่วมากขึ้น มีประโยชน์สำหรับการสร้างรัง การดูแลขน การหาอาหาร และการป้องกันตัว

เดิมทีทั้งสองกลุ่มจำแนกโดย Thomas Huxley นักชีววิทยาชาวอังกฤษที่รู้จักกันในชื่อ ‘Darwin’s Bulldog’ เนื่องจากเขาสนับสนุนทฤษฎีวิวัฒนาการของ Charles Darwin ในปี พ.ศ. 2410 เขาแบ่งนกที่มีชีวิตทั้งหมดออกเป็นกลุ่มกราม ‘โบราณ’ หรือ ‘สมัยใหม่’ ข้อสันนิษฐานของฮักซ์ลีย์คือโครงกรามแบบ ‘โบราณ’ เป็นสภาพเดิมของนกสมัยใหม่ โดยกรามแบบ ‘สมัยใหม่’ เกิดขึ้นในภายหลัง

ดร. แดเนียล ฟิลด์ จากภาควิชาวิทยาศาสตร์โลกของเคมบริดจ์ ผู้เขียนอาวุโสของหนังสือพิมพ์กล่าวว่า “ข้อสันนิษฐานนี้ถูกกำหนดขึ้นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา” “เหตุผลหลักที่ข้อสันนิษฐานนี้ยังคงอยู่คือเราไม่มีเพดานปากนกฟอสซิลที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีตั้งแต่ยุคที่นกสมัยใหม่ถือกำเนิดขึ้น”

ซากดึกดำบรรพ์ Janavis ถูกพบในเหมืองหินปูนใกล้ชายแดนเบลเยียม-เนเธอร์แลนด์ในทศวรรษที่ 1990 และได้รับการศึกษาครั้งแรกในปี 2002 มีอายุตั้งแต่ 66.7 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นช่วงยุคสุดท้ายของไดโนเสาร์ เนื่องจากซากดึกดำบรรพ์ถูกห่อหุ้มด้วยหิน นักวิทยาศาสตร์ในตอนนั้นจึงทำได้เพียงใช้คำอธิบายจากสิ่งที่พวกเขาเห็นจากภายนอกเท่านั้น พวกเขาอธิบายชิ้นส่วนกระดูกที่ยื่นออกมาจากหินว่าเป็นชิ้นส่วนของกะโหลกศีรษะและกระดูกไหล่ และเก็บฟอสซิลที่ดูธรรมดากลับเข้าไปในที่เก็บ

เกือบ 20 ปีต่อมา ฟอสซิลดังกล่าวถูกให้กลุ่มของ Field ในเมืองเคมบริดจ์ยืมไป และดร. ฮวน เบนิโต ซึ่งขณะนั้นเป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอก ได้เริ่มตรวจสอบอีกครั้ง

“ตั้งแต่มีการอธิบายฟอสซิลนี้เป็นครั้งแรก เราได้เริ่มใช้การสแกน CT บนฟอสซิล ซึ่งช่วยให้เราสามารถมองผ่านหินและดูฟอสซิลทั้งหมดได้” เบนิโต นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่เคมบริดจ์และผู้เขียนนำรายงานกล่าว “เราตั้งความหวังไว้สูงสำหรับฟอสซิลนี้ เดิมทีมันบอกว่ามีวัสดุกะโหลกศีรษะ ซึ่งมักไม่ได้รับการเก็บรักษาไว้ แต่เราไม่เห็นอะไรที่ดูเหมือนมาจากกะโหลกในการสแกน CT ของเรา ดังนั้นเราจึงเลิกทำ และวางซากฟอสซิลนั้นไว้”

ในช่วงวันแรก ๆ ของการล็อกดาวน์จากโควิด-19 เบนิโตได้นำฟอสซิลออกมาอีกครั้ง “คำอธิบายก่อนหน้านี้ของฟอสซิลนั้นไม่สมเหตุสมผลเลย มีกระดูกอยู่ก้อนหนึ่ง ซึ่งผมงงมาก ผมมองไม่เห็นว่ากระดูกหัวไหล่เป็นกระดูกหัวไหล่ได้อย่างไร” เขากล่าว

“นี่เป็นการพบปะกันต่อหน้าฉันเป็นครั้งแรกในรอบหลายเดือน ฉันกับฮวนมีการประชุมกลางแจ้งที่เว้นระยะห่างทางสังคม และเขาก็ส่งกระดูกฟอสซิลลึกลับมาให้ฉัน” ฟิลด์ ซึ่งเป็นภัณฑารักษ์วิทยาวิทยาแห่งพิพิธภัณฑ์สัตววิทยาแห่งเคมบริดจ์กล่าว “ฉันเห็นว่ามันไม่ใช่กระดูกไหล่ แต่มีบางอย่างที่คุ้นเคยเกี่ยวกับมัน”

“จากนั้นเราก็รู้ว่าเราเคยเห็นกระดูกที่คล้ายกันมาก่อนในกะโหลกไก่งวง” เบนิโตกล่าว “และจากการวิจัยที่เราทำที่เคมบริดจ์ บังเอิญเรามีกะโหลกไก่งวงในห้องทดลองของเรา เราจึงนำชิ้นหนึ่งออกมาและกระดูกทั้งสองชิ้นก็เกือบจะเหมือนกัน”

การตระหนักว่ากระดูกดังกล่าวเป็นกระดูกกะโหลกศีรษะ ไม่ใช่กระดูกไหล่ ทำให้นักวิจัยสรุปได้ว่าสภาพของ ‘กรามสมัยใหม่’ ที่ยังไม่ได้ผสมซึ่งไก่งวงมีร่วมกัน มีวิวัฒนาการมาก่อนสภาพ ‘กรามโบราณ’ ของนกกระจอกเทศและญาติของพวกมัน ด้วยเหตุผลที่ไม่ทราบสาเหตุ เพดานปากผสมของนกกระจอกเทศและเครือญาติต้องมีวิวัฒนาการในช่วงใดช่วงหนึ่งหลังจากนกสมัยใหม่ได้ถือกำเนิดขึ้นแล้ว

ลักษณะสำคัญสองประการที่เราใช้เพื่อแยกความแตกต่างของนกสมัยใหม่จากบรรพบุรุษไดโนเสาร์ของพวกมันคือจะงอยปากที่ไม่มีฟันและกรามบนที่เคลื่อนที่ได้ ในขณะที่Janavis finalidensยังคงมีฟันอยู่ ทำให้มันเป็นนกยุคก่อนสมัยใหม่ แต่โครงสร้างกรามของมันเป็นแบบสมัยใหม่ที่เคลื่อนที่ได้

“การใช้การวิเคราะห์ทางเรขาคณิต เราสามารถแสดงให้เห็นว่ารูปร่างของกระดูกเพดานปากฟอสซิลนั้นคล้ายคลึงกับของไก่และเป็ดที่มีชีวิตมาก” เป่ย-เฉิน กั๋ว ผู้ร่วมวิจัยกล่าว Klara Widrig ผู้เขียนร่วมกล่าวเสริมว่า “น่าแปลกที่กระดูกเพดานปากของนกที่คล้ายกับจานาวิสน้อยที่สุด นั้นมาจากนก กระจอกเทศและเครือญาติของพวกมัน” ทั้ง Kuo และ Widrig เป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกในห้องทดลองของ Field ที่ Cambridge

“วิวัฒนาการไม่ได้เกิดขึ้นเป็นเส้นตรง” ฟิลด์กล่าว “ซากดึกดำบรรพ์นี้แสดงให้เห็นว่าจะงอยปากเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นสภาพที่เราคิดกันมาตลอดว่าเป็นต้นกำเนิดของนกสมัยใหม่ในยุคหลัง แท้จริงแล้วมีวิวัฒนาการมาก่อนนกสมัยใหม่ เราสันนิษฐานแบบย้อนกลับอย่างสิ้นเชิงว่ากะโหลกของนกสมัยใหม่มีวิวัฒนาการไปในทางที่ดีได้อย่างไร “

นักวิจัยกล่าวว่าแม้ว่าการค้นพบนี้ไม่ได้หมายความว่าต้นไม้ตระกูลนกทั้งหมดจำเป็นต้องวาดใหม่ แต่ก็เป็นการเขียนความเข้าใจของเราใหม่เกี่ยวกับคุณลักษณะวิวัฒนาการที่สำคัญของนกสมัยใหม่

แล้วเกิดอะไรขึ้นกับจานาวิส ? เช่นเดียวกับไดโนเสาร์ขนาดใหญ่และนกมีฟันอื่นๆ ที่ไม่รอดจากการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่เมื่อสิ้นสุดยุคครีเทเชียส นักวิจัยกล่าวว่าอาจเป็นเพราะขนาดที่ใหญ่ของมันJanavisหนักประมาณ 1.5 กิโลกรัม และมีขนาดเท่านกแร้งสมัยใหม่ มีแนวโน้มว่าสัตว์ขนาดเล็ก เช่น ‘ไก่มหัศจรรย์’ ซึ่งระบุโดย Field, Benito และเพื่อนร่วมงานในปี 2020 ซึ่งมาจากพื้นที่เดียวกันและอาศัยอยู่ร่วมกับJanavisนั้นมีความได้เปรียบในประวัติศาสตร์โลก ณ จุดนี้ เนื่องจากพวกมันต้องกินน้อยลง เพื่อความอยู่รอด สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์หลังจากดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลกและทำให้ห่วงโซ่อาหารทั่วโลกหยุดชะงัก

การวิจัยได้รับการสนับสนุนบางส่วนจาก American Ornithological Society, Jurassic Foundation, Paleontological Society และ UK Research and Innovation (UKRI)

ที่มา: https://www.sciencedaily.com

ข่าวอื่นที่น่าสนใจ

นกเจ้าฟ้าหญิงสิรินธร นกหายาก ใกล้สูญพันธุ์
https://www.thaiquote.org/content/248868

นักวิทยาศาสตร์ยืนยันว่าคุณสามารถสื่อสารกับแมวได้ด้วยการกระพริบตาช้าๆ
https://www.thaiquote.org/content/248759

เมื่อลิงมี ‘ป่า’ เป็นเสมือน ‘ร้านขายยา’
https://www.thaiquote.org/content/248743