ทำไม? ไดโนเสาร์กลายเป็นนกบินได้ “ฟอสซิลนก” ล่าสุด อาจเป็นคำตอบ

งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances เมื่อวันที่ 2 ก.ค. ที่ผ่านมา เผยว่าเมื่อไม่นานนี้ ทีมนักวิจัยของจีนได้ค้นพบซากดึกดำบรรพ์ ซึ่งเป็นฟอสซิลนกยุคจูแรสซิกครั้งใหม่ พลิกความเชื่อที่ยึดถือกันมาอย่างยาวนานเกี่ยวกับวิวัฒนาการของหางนก

ซากฟอสซิลดังกล่าว ถูกตั้งชื่อว่า “เจิ้งเฮอร์นิส ปู้อวี๋” (Zhengheornis buyu) ถูกค้นพบโดยทีมวิจัยร่วมจากสถาบันบรรพชีวินวิทยาสัตว์มีกระดูกสันหลังและมานุษยวิทยาบรรพกาล สังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน และสถาบันธรณีวิทยาในมณฑลฝูเจี้ยนทางตะวันออกของจีน

กระดูกสันหลังส่วนหางที่มีลักษณะเฉพาะเป็นส่วนประกอบที่สำคัญและถูกมองข้ามไป นักบรรพชีวินวิทยาได้ตั้งคำถามมานานแล้วว่า หางสั้นของนกพัฒนามาจากหางยาวของไดโนเสาร์ได้อย่างไร และตอนนี้พวกเขาคิดว่าได้คำตอบแล้วนั่นคือ การหดสั้นลงและการสูญหายของกระดูกสันหลัง จากนั้นกระดูกสันหลังส่วนปลายหางก็รวมตัวกันเป็นโครงสร้างที่เรียกว่า “ไพโกสไตล์” (pygostyle)

ภาพจำลองโครงสร้างใหม่ของนกยุคก่อนประวัติศาสตร์ในยุราสสิก ได้แก่ Zhengheornis buyu (ด้านหน้า) และ Fujianvenator prodigiosus (ด้านหลัง) แสดงให้เห็นความแตกต่างของความยาวหาง ภาพจาก Chung-Tat Cheung

เป็นไปได้ว่า การยกและควบคุมหางที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ อาจมีส่วนช่วยให้พวกนกสามารถเอาชีวิตรอดจากการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ เมื่อไดโนเสาร์ชนิดอื่น ๆ รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ อีกมากมายสูญพันธุ์ไป

มีพัฒนาการสำคัญสามประการ ที่ทำให้สัตว์ปีกในปัจจุบันสามารถสะบัดหางได้ ได้แก่ การลดจำนวนกระดูกสันหลังในหาง กระดูกสันหลังที่เหลืออยู่มีขนาดสั้นลง และกระดูกสันหลังที่เรียกว่า “ไพโกสไตล์” เชื่อมต่อกัน

โดยรวมแล้ว การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้สัตว์ปีกมีน้ำหนักที่ไม่จำเป็นน้อยลง ควบคุมการบินได้ดีขึ้น แต่การรวมกันของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ทำให้เกิดคำถามใหม่ในทำนองเดียวกันว่า “อะไรเกิดขึ้นก่อน” เกี่ยวกับลำดับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ซึ่งการค้นพบครั้งนี้ ชี้ให้เห็นว่าการเชื่อมต่อของกระดูกสันหลังเกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้าย

ตัวอย่างต้นแบบและโครงสร้างกระดูกของซากฟอสซิลนกเจิ้งเฮอร์นิส ปู้อวี๋ ภาพจาก Min Wang, Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Chinese Academy of Sciences

ทำไม? ไดโนเสาร์กลายเป็นนกบินได้

การบินภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลกนั้นยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสัตว์ที่มีขนาดใหญ่กว่าแมลง ดังนั้น นกจึงจำเป็นต้องมีการพัฒนาหลายอย่างเพื่อก้าวไปสู่การบิน บรรพบุรุษของนกที่อาศัยอยู่บนพื้นดินมีหางยาวและเป็นกระดูก แต่เมื่อพวกมันบินได้เต็มตัวแล้ว นกชนิดแรก ๆ ก็มีหางสั้นและมีกระดูกท้ายทอยที่รองรับขนซึ่งช่วยในการบิน

หลักฐานฟอสซิลของการเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ไม่สมบูรณ์นัก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะกระดูกที่เบาของนก และฟอสซิลบรรพบุรุษยุคแรก ๆ ของพวกมัน ไม่ได้ถูกเก็บรักษาไว้เป็นอย่างดี

ถึงแม้ว่าฟอสซิล “เจิ้งเฮอร์นิส ปู้อวี๋” (Zhengheornis buyu) ส่วนหัวจะหายไป แต่ลำตัวรวมถึงกระดูกสันหลังนั้นได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นอย่างดี ซึ่งหมายความว่า Z. buyu มีข้อมูลมากมายที่จะบอกเราเกี่ยวกับวิธีที่บรรพบุรุษของนกปรับตัวให้เข้ากับการดำรงชีวิตในอากาศได้

และสิ่งที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับหางของ “เจิ้งเฮอร์นิส ปู้อวี๋” นั้นมีกระดูกสันหลังเพียง 15 ชิ้น (คาดว่ามีน้ำหนักเพียง 74-163 กรัม และมีความยาวราว 20 เซนติเมตร) นี่เป็นเรื่องที่น่าสนใจเพราะมีจำนวนน้อยกว่าสายพันธุ์ที่เทียบเคียงได้ ตัวอย่างเช่น Archaeopteryx ซึ่งเชื่อกันว่ามีความเป็นไดโนเสาร์มากกว่า Z. buyu เล็กน้อย แต่มีชีวิตอยู่ในช่วงเวลาเดียวกัน มีกระดูกสันหลังหาง 23 - 24 ชิ้น ขณะที่สายพันธุ์อื่น ๆ ในช่วงเวลานั้นบางชนิดมีมากกว่า 30 ชิ้น

ภาพจำลองโครงสร้างใหม่ของ Zhengheornis buyu ภาพจาก Chung-Tat Cheung

นอกจากจำนวนกระดูกสันหลังที่ลดลงแล้ว กระดูกสันหลังของ Z. buyu ยังสั้นกว่าและแข็งแรงกว่า ซึ่งจะช่วยให้สัตว์ชนิดนี้สามารถกางขนหางได้ อย่างไรก็ตาม Z. buyu กลับไม่มีกระดูกไพโกสไตล์ (pygostyle) หรือกระดูกส่วนหางช่วงท้ายที่เชื่อมติดกันบริเวณปลายสุด ขณะที่นกหางยาวชนิดอื่น ๆ นั้นจะมีกระดูกสันหลังส่วนหาง (Caudal vertebrae) มากกว่านี้อย่างเห็นได้ชัด

วิวัฒนาการของนกไม่ใช่กระบวนการง่าย ๆ ที่สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งเข้ามาแทนที่อีกชนิดหนึ่ง จนกลายเป็นเหมือนนกมากขึ้นเรื่อย ๆ

แต่ในทางกลับกัน นกหลายชนิดในกลุ่มที่รวมถึงนกและญาติใกล้ชิดที่สุดของพวกมันอย่างไดโนเสาร์ กลับทดลองวิวัฒนาการไปในหลายทิศทาง บางชนิดยังคงมีหางยาวแม้จะวิวัฒนาการลักษณะอื่น ๆ ที่คล้ายนก และเป็นไปได้ว่าหางยาวอาจวิวัฒนาการกลับมาอีกครั้งในบางครั้ง แสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการก็อาจไม่ได้สร้างข้อดีเสมอไป

ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงไม่สามารถสรุปได้ว่า นกทุกชนิดมีวิวัฒนาการไปสู่รูปร่างที่เห็นในปัจจุบันในแบบเดียวกันทั้งหมด แต่ในกรณีนี้อย่างน้อยที่สุด การหดตัวเกิดขึ้นก่อนกระบวนการรวมตัวของกระดูกสันหลัง

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : Science Advances

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech