In 1993 inspireerde “Jurassic Park” de 9-jarige Stephen Brusatte om paleontoloog te worden. Zo heeft dr. Brusatte was verheugd om de producers van vorig jaar “Jurassic World: Dominion” te adviseren over wat wetenschappers over dinosaurussen hadden geleerd sinds hij een kind was.
Hij was vooral blij toen hij een van de belangrijkste ontdekkingen op het scherm zag verschijnen: dinosaurussen met vleugels. Maar te oordelen naar de e-mails die hij krijgt, deelden sommige bioscoopbezoekers zijn enthousiasme niet.
“Veel mensen dachten dat het was vervaardigd,” zei Dr. Brusatte, een professor aan de Universiteit van Edinburgh. “Ze dachten dat de filmmakers iets geks probeerden te doen.”
Verre van gekke, gevederde dinosaurussen zijn een vaststaand feit geworden, grotendeels dankzij een hele reeks opmerkelijke fossielen die sinds het midden van de jaren negentig in het noordoosten van China zijn ontdekt. Brusatte en andere paleontologen proberen precies vast te stellen hoe gevleugelde dinosaurussen gemotoriseerde vlucht bereikten en de vogels werden die vandaag overvliegen – een evolutionair mysterie dat meer dan 150 miljoen jaar omspant.
De eerste belangrijke aanwijzing voor de oorsprong van vogels kwam in 1861, toen steengroevewerkers in Solnhofen, Duitsland, een indrukwekkend fossiel vonden van een 145 miljoen jaar oude vogel genaamd Archaeopteryx.. Het had gevederde vleugels zoals levende vogels, maar had ook kenmerken die bij reptielen voorkomen, zoals tanden, klauwen en een lange benige staart.
Charles Darwin, die twee jaar eerder On the Origin of Species had gepubliceerd, was enthousiast. Archaeopteryx zag eruit zoals Darwin zou hebben voorspeld als vogels waren geëvolueerd uit reptielachtige voorouders. “Het is een groot probleem voor mij”, zei hij tegen een vriend.
Hoe groot het ook was, Archaeopteryx heeft de zaak niet gesloten. Hij onthulde bijvoorbeeld niet uit welke groep reptielen vogels voortkwamen, noch traceerde hij hoe die voorouders uit het niets vleugels ontwikkelden.
In de jaren zeventig identificeerde John Ostrom, een paleontoloog aan de Yale University, overeenkomsten in de skeletten van vogels en terrestrische dinosaurussen, theropoden genaamd, een groep waartoe Velociraptor behoort En de Tyrannosaurus rex. Maar geen fossiele theropoden behielden vleugels, laat staan veren. Zonder meer bewijs hebben Dr. Ostrom en andere paleontologen al tientallen jaren fel gediscussieerd over de oorsprong van vogels.
In 1996 kwam Pei-ji Chen, een paleontoloog van het Nanjing Institute of Geology and Paleontology in China, naar een paleontologiebijeenkomst in het American Museum of Natural History in New York, waar hij een pakket foto’s overhandigde aan Dr. Ostrom.
De foto’s toonden een dinosaurusfossiel met een rand van wat leek op rudimentaire veren. Dr. Ostrom was zo verrast dat hij moest gaan zitten.
Het 125 miljoen jaar oude fossiel, nu bekend als Sinosauropteryx prima, hij kwam uit de provincie Liaoning in het noordoosten van China. Het was uitstekend bewaard gebleven in een Pompeii-achtige deken van as. Sindsdien is er een gestage stroom fossielen van gevederde dinosaurussen uit het gebied opgedoken.
“Er zijn nu vele duizenden gevederde dinosaurussen”, zei dr. Bruchat.
Naarmate er meer fossielen opdoken, realiseerden paleontologen zich dat theropoden niet de enige dinosaurussen met vleugels waren. Andere soorten hadden eenvoudige versies, die meer op draden leken dan op het complexe netwerk van in elkaar grijpende filamenten dat tegenwoordig in vogelveren te vinden is.
Paleontologen vermoeden nu dat de voorouder van alle dinosaurussen vleugels had. En recente ontdekkingen wijzen erop dat veren ouder waren dan de dinosaurussen.
De naaste verwanten van de dinosaurussen waren de pterosauriërs, die vlogen als vleermuizen met webben die zich uitstrekten van hun armen tot hun ribben. Het bleek dat ze ook eenvoudige vleugels hadden.
De eerste eenvoudige veren hebben oorspronkelijk als isolatie gediend. Grotere dinosaurussen waren misschien in staat om hun grote lichaamsvolume te gebruiken om warmte vast te houden, en daarom lijken ze veren te hebben verloren – net zoals olifanten het grootste deel van hun haar hebben verloren.
Theropoden daarentegen ontwikkelden meer uitgebreide vleugels. Sommige zagen eruit als een waas eronder. Anderen ontwikkelden complexe vleugels die bladeren konden vormen – de eerste veren.
Theropoden konden hun vroege vleugels niet gebruiken om te vliegen. Sommige soorten ter grootte van een paard hadden vleugels zo groot als laptopschermen. dr. Brusatte veronderstelde dat dinosaurussen deze meer uitgebreide veren gebruikten als vertoningen tijdens verkering.
160 miljoen jaar geleden waren theropoden geëxplodeerd tot een vreemde menagerie van gevleugelde vormen. Julia Clarke, een paleontoloog aan de Universiteit van Texas, en haar collega’s bestudeerden fossielen die in de provincie Hebei in China waren ontdekt van een verrassende en vreemde soort genaamd Caihong juji. Gefossiliseerde vleugelpigmenten suggereren dat zijn lichaam zwart was, terwijl zijn hoofd en schouders een iriserende regenboog waren.
Het is moeilijk te begrijpen hoe de Caihong juji zijn vleugels gebruikte. Moderne vogels hebben asymmetrische stekels op hun vleugels, die de luchtstroom helpen richten om lift te creëren. Maar de Caihong juji had alleen asymmetrische veren op zijn staart.
Theropoden hebben mogelijk hun vleugels oorspronkelijk gebruikt om lift te creëren tijdens het rennen. Door deze vaardigheid konden ze sneller hellingen beklimmen of zelfs de zijkanten van bomen beklimmen. Gevleugelde dinosaurussen zoals Caihong juji hadden niet de spieren om met kracht te vliegen zoals vogels, maar ze kunnen gesprongen en gegleden hebben op manieren die wetenschappers nog niet begrijpen.
“Deze organismen zijn gewoon raar en ik denk dat ze onze logica tarten”, zegt Jingmai O’Connor, een paleontoloog bij het Field Museum in Chicago.
De gevederde dinosaurussen waren niet meer dan een tussenstop op weg naar de vogels zoals wij die kennen. Ze hebben tientallen miljoenen jaren overleefd. “Ze waren duidelijk goed in alles wat ze deden,” zei dr. Clark.
Archaeopteryx behoorde tot een tak van de dinosaurusboom die zich later aanpaste om langere afstanden te vliegen. Maar paleontologen zijn nog steeds verdeeld over hoe goed het zou kunnen vliegen. Terwijl Archaeopteryx asymmetrische veren op zijn vleugels had, miste hij een borstbeen dat krachtige vliegspieren kon verankeren.
Later, zo’n 130 miljoen jaar geleden, splitsten vroege vogels zich op in twee grote takken, die beide onafhankelijk evolueerden tot aangedreven vliegers. De afstamming die aanleiding gaf tot alle levende vogels staat bekend als de ornithomorphs. Maar het was de andere tak, de enantiornithines genaamd, die tientallen miljoenen jaren lang de hemel domineerde.
Oppervlakkig gezien lijken enantiornithines tegenwoordig veel op vogels. Maar Dr. O’Connor en haar collega’s ontdekken veel vreemde biologie in hen.
Levende vogels worden bijvoorbeeld meestal zonder veren of alleen een donsveer geboren en laten hun veren dan over hun hele lichaam groeien. Ze vervellen geleidelijk veren als volwassenen, zodat ze nooit de vacht verliezen die hun lichaam warm houdt.
Maar enantiornithische vogels lijken veren op een radicaal andere manier te hebben ontwikkeld, zoals Dr. O’Connor en haar collega’s in een recent onderzoek betoogden. Ze kwamen uit met blote lichamen maar volledig gevederde vleugels. Naarmate ze ouder werden, kregen ze veren op hun lichaam. Maar als volwassenen vervellen ze tegelijkertijd hun lichaamsveren. Totdat hun nieuwe vleugels groeiden, moesten ze het zien te redden zonder hun isolerende verenkleed.
Deze lijn van vogels overleefde tot 66 miljoen jaar geleden, toen een asteroïde de aarde trof. Bijna driekwart van alle soorten op de planeet is uitgestorven, inclusief alle gevleugelde dinosaurussen behalve de ornithomorfen.
Dr. O’Connor en andere paleontologen onderzoeken waarom deze vogels het overleefden terwijl alle andere gevleugelde reptielen uitstierven. Puin van de inslag veroorzaakte wijdverspreide branden, gevolgd door duisternis en een daling van de temperatuur. Terrestrische ecosystemen stortten in. Gevederde dinosaurussen die bladeren of kleine dieren aten, zijn mogelijk uitgehongerd. Maar de vogels hadden snavels ontwikkeld waarmee ze de enorme hoeveelheden zaden konden eten die in de grond waren begraven.
Dr. O’Connor gelooft dat andere factoren een rol kunnen hebben gespeeld. Na 70 miljoen jaar of langer te hebben gedijen, zijn enantiornithines mogelijk plotseling kwetsbaar geworden voor het koude weer na de asteroïde, toen ze al hun veren tegelijk ruiden.
“Je gooit ze in een strenge winter, waarin de temperatuur wereldwijd is gedaald en er een schaarste aan hulpbronnen is, het zal ze gewoon over de rand duwen”, zei Dr. O’Connor.
