„Toll story” – evolúciós sikertörténet

Írta: Carl Zimmer
Fényképezte: Robert Clark

A sors kegyeltje, aki közelről is megcsodálhatja a természet egy-egy tökéletes remekművét. Kevesen mondhatják el magukról, hogy néztek már gigászkalmár focilabdányi szemébe, vagy kezükbe foghatták a narvál agyarát. Van azonban a természetnek egy csodája, amelyet akárki nap mint nap láthat, ha kilép az ajtón (sokan otthon is tartanak belőle): ez pedig a tollas-szárnyas, repülő dinoszaurusz.

A madarakról van szó. A madarak még a Föld legsűrűbben lakott helyein is olyan gyakoriak, hogy eszünkbe sem jutna róluk: rég letűnt korok túlélői, a dinoszauruszok leszármazottai. Pontosabban nem is leszármazottai amazoknak – tulajdonképpen kései dinoszauruszok.

Ami ezeknek a fiókdinóknak a röpképességét illeti, trükkös találmány tartja őket a levegőben: a tollazatuk. A madarak repülésben közreműködő evezőtollai aszimmetrikusak – elülső peremük, a belépőél vékony és merev, a hátulsó, kilépőél hosszú és hajlékony, így jól bírja a terhelést, amelyet a gyorsan áramló levegő kelt. Ha emelkedni akar, a madár módosítja szárnya dőlésszögét. Így a szárnyfelület fölött gyorsabban kezd áramlani a levegő, azaz kisebb lesz a nyomás, mint a szárny alatt, innen ered a felhajtóerő. A fémlemezekből szegecselt repülőgépszárny lényegében ugyanezzel az aerodinamikai trükkel működik, ám a tollburkolatú madárszárny rafináltabb holmi.

A madártoll tengelyét adó szárról vékony tollágak, ezekből még finomabb sugarak indulnak ki. Mindegyik tollsugár egy-két apró horgocskával kapcsolódik a szomszédjához, így pihekönnyű, ugyanakkor döbbenetesen erős szerkezet jön létre. Amikor a madár tollászkodik, tollsugarai szétválnak egy időre, majd visszacsúsznak a helyükre.

A madarak dinóivadékok, tudjuk jól; a toll azonban még korábbi időkből való, alighanem a pteroszauruszok és a dinoszauruszok közös őse fejlesztette ki. Ilyesféle, repülő őslénytől való a balra fent látható kövület. Az állat testét fedő vékony, fonalszerű képletek némiképp a fácáncsibe tollpihéihez hasonlíthattak.

De hogyan jött létre ez a bámulatos mechanizmus? Hosszú ideig a toll eredete volt az evolúció egyik legnagyobb rejtélye. Alig két esztendővel azután, hogy Darwin közreadta A fajok eredetét, 1861-ben egy varjú nagyságú, madárszerű állat kövületei kerültek elő a németországi Solnhofen egyik bányájából. A 150 millió éve élt Archaeo-pteryxnek (ez lett a furcsa küllemű lény neve) már voltak tollai, sőt a madarak más jellemvonásaival is rendelkezett. Csakhogy hüllőmúltját sem leplezheti: szárnyvégein karmok, szájában fogak meredeztek, hátsó fertálya hosszú, csontos farokban végződik. Akárcsak a satnya lábakat viselő őscet, az Archaeopteryx is az evolúció egyik sarkalatos mozzanatát képviseli.

Hamarosan kutatni kezdtek a paleontológusok az Archaeopteryx előfutárai után. Még ősibb szabású állatokat kerestek még kezdetlegesebb tollakkal (másfél száz évig minden eredmény nélkül). Olyan kutatók is akadtak, akik a madarak legközelebbi élő rokonai, a hüllők pikkelyét vizsgálva igyekeztek rájönni a madártoll eredetére. A hüllőpikkely és a madártoll is lapos, okoskodtak; hátha az történt, hogy a madárősök pikkelyei lassanként megnyúltak, kiszélesedtek, peremük felhasadozott, és idővel kialakult belőlük a tollazat.

Logikusnak tűnt a gondolat, hogy a repüléshez való alkalmazkodás diktálta ezeket a változásokat. Föltehetően kis termetű, pikkelyes, négylábú hüllők voltak a madárősök, a lombkoronát lakták, fáról fára ugrálva közlekedtek. Nyilván hasznukra vált, ha pikkelyeik egyre nőttek: pikkelyruhájuk egyre nagyobb felhajtóerőt keltett, így egyre hosszabb utat tehettek meg a levegőben vitorlázva. Azután pedig, hogy karjuk (azaz mellső lábuk)  lassan szárnnyá alakult, már rövidebb-hosszabb repülőutakkal ötvözhették a „sikló üzemmódot”. Röviden: a toll a repülés evolúciójának keretei között formálódott, vélték sokáig a szakemberek.

A teória az 1970-es években rendült meg alapjaiban, amikor a Yale Egyetem paleontológusa, John Ostrom meglepő hasonlóságokat vett észre a madarak és a Theropoda-csoport röghöz kötött, talajlakó dinoszauruszai között. (Sok híres-nevezetes szörny, többek között a Tyrannosaurus és a Velociraptor is a teropodák képviselője.)

A teljes cikket elolvashatja a magazin februári lapszámában.