Mikroskopiese veer funksies openbaar kleure fossiel voëls en verduidelik waarom Kasuarisse skyn

"Daar is baie keer kyk ons ​​hierdie vreemde landgebonde voëls. Wanneer ons dink oor wat vroeg voëls lyk, is dit belangrik om beide van hierdie twee suster afstammelinge wat sou vertakte uit 'n gemeenskaplike voorouer as 80 miljoen of so jaar gelede bestudeer," sê Chad Eliason, 'n personeellid wetenskaplike by die Field Museum en die koerant se eerste outeur.

"Verstaan ​​basiese eienskappe, soos hoe kleure gegenereer, is iets wat ons dikwels as vanselfsprekend aanvaar in lewende diere. Sekerlik, ons dink, ons moet alles wat daar is om te weet nie? Maar hier, het ons begin met 'n eenvoudige nuuskierigheid. Wat maak Kasuarisse so blink ? Chad gevind 'n onderliggende meganisme agter hierdie skyn wat onbeskryfde in voëls. hierdie soort waarnemings is die sleutel tot die begrip van hoe kleur stelsels hulle verder ontwikkel en ook in te lig hoe ons dink oor uitgestorwe spesies, "sê Julia Clarke, 'n paleontoloog by die Jackson Skool vir Geowetenskappe aan die Universiteit van Texas in Austin en senior skrywer die koerant se. Eliason begin navorsing doen vir hierdie vraestel, terwyl die werk met Clarke aan die Universiteit van Texas as deel van 'n groter projek befonds deur die National Science Foundation (NSF OOR 1355292) om te bestudeer hoe landgebonde voëls soos Kasuarisse hul kenmerkende eienskappe ontwikkel het.

In die mens en ander soogdiere, kleur kom meestal van pigmente soos melanien wat in ons vel en hare. Voëls se kleure nie net kom uit pigment, 'n paar van hul kleur, soos die reënboog vlekke op kolibries en die blink, blink swart op kraaie, is te danke aan die fisiese samestelling van hul vere. Die dele van hul selle wat produseer pigment, genoem melanosomes, beïnvloed kleur die vere 'op grond van hoe lig weerkaats diegene melanosomes. Verskillende vorms of skikkings van melanosomes kan verskillende strukturele kleure te skep, en so kan die lae van keratien waaruit vere van die voëls. Hulle kan 'n reënboog van lig reflekteer, en hulle kan die verskil tussen dof, mat vere en vere maak met 'n blink glans.

Wetenskaplikes het nog nooit gevind strukturele kleure in die vere van paleognaths soos Kasuarisse en volstruise, net in die neognath groep van voëls soos zangvogels. Maar paleognaths kan strukturele kleure maak: die blou vel op koppe Kasuarisse 'is te wyte aan strukturele kleur, en so is die blink glans op gelê deur hul neefs, die tinamous eiers. Eliason en Clarke, wat die strukturele kleure in voëls en dinosourusse bestudeer, wou sien of strukturele kleur was ook teenwoordig in paleognath vere.

'N voël veer gestruktureer n bietjie soos 'n boom. Die lang romp loop deur die middel staan ​​bekend as die blaarspil, en dit het lote genoem dorings. Die dorings is bedek met klein strukture genoem barbules, wat verwant is aan die blare op boomtakke. In ander blink voëls, is moire wat deur die vorm van die dorings en lae melanosomes in barbules. Eliason en Clarke het nie vind dat in kasuaris vere, though. In plaas daarvan, het hulle ontdek dat die blink swart kleur vandaan kom die blaarspil loop in die middel van die vere. Sedert die sagte barbules op kasuaris vere is redelik yl, die blaarspil kry meer blootstelling aan die lig as in "dik-veer" voëls, gee dit 'n kans om letterlik skyn.

In bykomend tot die vind van strukturele kleur in kasuaris vere, Eliason en Clarke ook verken die vere van 'n neef van die kasuaris dat 52 miljoen jaar gelede geleef het. Die uitgesterf voëls Calxavis grandei geleef in wat nou Wyoming, en sy ongelooflike goedbewaarde fossiele sluit afdrukke van sy vere.

"Jy kan kyk na 'n fossiel blad en sien 'n uiteensetting van waar hul vere was, omdat jy soort van sien die swart vlek van melanien wat se links oor, selfs nadat jy 50 miljoen jaar of so," verduidelik Eliason. "Ons afgeskil bietjie klompe van die fossiel van die donker kolle van melanien, en dan ons gebruik skandering elektronmikroskope om te kyk vir oorblyfsels van bewaar melanosomes."

Deur die ondersoek van hierdie veer afdrukke op 'n mikroskopiese vlak, het die navorsers in staat was om die vorm van die pigment vervaardiging melanosomes sien in die blaar-agtige barbules van die vere. Die melanosomes was lank, maer, en groen boontjie-vormige, wat in die moderne voëls is wat verband hou met glans.

Voor hierdie studie, het wetenskaplikes nog nooit bewyse gevind van strukturele kleur in paleognath vere, nou, hulle het twee verskillende voorbeelde. Die navorsers is nie seker hoekom Kasuarisse en die fossiel voëls ontwikkel het twee verskillende maniere om blink vere bou, waarom weer die wiel uitvind? Eliason vermoed dat flightlessness kan Kasuarisse gegee het meer ruimte om te eksperimenteer met hul vere. In flighten voëls, insluitend die fossiel voëls in hierdie studie, is die nommer een prioriteit vir veer struktuur om aerodinamiese. Sedert Kasuarisse hoef nie te bekommer oor die vlieg, het hulle meer evolusionêre ruimte om hul vreemd-vormige, dik-spined vere ontwikkel. "Hoef in staat wees om te vlieg is 'n baie sterk stabiliserende krag op vleuel vorm," sê Eliason. "Verloor dat dwang, wat nodig is om te vlieg, kan lei tot 'n nuwe veer morfologieen wat produseer glans in 'n manier dat 'n vlieënde voël dalk nie."

In bykomend tot die vrae hierdie studie inhou oor hoekom vere hierdie voëls 'so verskillend ontwikkel het, Eliason en Clarke kennis dat dit gee ons 'n beter algehele begrip van die lewe op aarde. "Dit gee ons 'n kykie in die tyd toe die dinosourusse uitgesterf gaan en die voëls is stygende," sê Eliason. "Die bestudering van hierdie paleognaths gee ons 'n beter begrip van wat daar gebeur het, want jy kan nie net neognaths bestudeer;. Jy moet beide suster clades bestudeer om hul voorvaders te verstaan"