Fosiller, Eski Kuşların Nasıl Tüy Döktüğünü Gösteriyor

Fosiller, eski kuşların nasıl tüy döktüğünü ortaya koyuyor ve diğer dinozorlar ölürken modern kuşların neden hayatta kaldığını açıklayabilir.

Her ardıç kuşu, her güvercin ve her penguen de dahil olmak üzere, şimdiye kadar gördüğünüz her kuş yaşayan bir dinozor. Kuşlar, 66 milyon yıl önce asteroit kaynaklı kitlesel yok oluştan sağ kurtulan tek dinozor grubuydu.  Ancak o sırada yaşayan tüm kuşlar bunu başaramadı.

Akrabalarının çoğu ölürken, modern kuşların atalarının neden yaşadığı, paleontologların onlarca yıldır çözmeye çalıştıkları bir muamma. İki yeni araştırma, olası bir faktöre işaret ediyor: mevcut kuşlar ve onların tarih öncesi akrabaları arasındaki tüy dökümü modellerindeki farklılıklar.

Tüyler, tüm kuşların paylaştığı temel özelliklerden biri. Tırnaklarımız ve saçlarımızla aynı madde olan keratin adı verilen bir proteinden oluşuyorlar ve kuşlar uçmak, yüzmek, kamuflaj, eşleri çekmek, sıcak kalmak ve güneş ışınlarından korunmak için bunlara güveniyor.

(İlgili: Kuşların Dinozor Olduğunu Nereden Biliyoruz?)

Ancak tüyler, onarılamayan karmaşık yapılardır, bu nedenle onları iyi durumda tutmanın bir yolu olarak, kuşlar tüy dökme adı verilen bir süreçte tüylerini dökerler ve yenilerini çıkarırlar. Yavru kuşlar, yavru tüylerinden kurtulmak ve yetişkin tüylerini büyütmek için tüy dökerler; yetişkin kuşlar yılda yaklaşık bir kez tüy dökmeye devam eder. 

Chicago Field Müzesi’nde Fosil Sürüngenler küratörü Jingmai O’Connor, “Tüy dökme, pek çok insanın düşünmediğini düşündüğüm bir şey, ancak temelde kuşlar için çok önemli bir süreç, çünkü tüylerin çok farklı işlevleri var.” diyor. 

“Bu sürecin nasıl evrimleştiğini öğrenmekle istiyoruz. Kuş grupları arasında tüy dökme uygulaması nasıl farklıydı? Ve bu, kuş evrimini nasıl şekillendirdi, tüm bu farklı soyların hayatta kalabilirliğini nasıl etkiledi?”

O’Connor’ın son makalelerinden ikisi tarih öncesi kuşlarda tüy dökme sürecini inceliyor. Cretaceous Research dergisinde yayımlanan bir araştırma, 99 milyon yıl önce yaşamış bir yavru kuşa ait kehribar içinde korunmuş tüylerin keşfini ayrıntılarıyla anlatıyor.

Günümüzde yavru kuşlar, doğduklarında ne kadar gelişmiş oldukları ve ebeveynlerinden ne kadar yardıma ihtiyaç duydukları konusunda geniş bir yelpazede yer alıyor. Kuşlar tüysüz ve yardıma muhtaç olarak yumurtadan çıkar; tüylerinin olmaması, ebeveynlerinin vücut ısısını doğrudan yavruların cildine daha verimli bir şekilde iletebileceği anlamına gelir. Erken gelişmiş türler ise tüylerle doğarlar ve oldukça kendi kendilerine yeterlidirler.

Tüm yavru kuşlar, en nihayetinde yetişkin tüylerine kavuşmadan önce, sahip oldukları tüyleri kaybettikleri ve yeni bir tüy seti elde ettikleri dönemler olan birbirini izleyen tüy dökümleri yaşar. Tüy dökmek çok fazla enerji gerektirir ve bir kerede çok fazla tüy kaybetmek bir kuşun kendini sıcak tutmasını zorlaştırabilir. Sonuç olarak, erken gelişmiş yavrular, sürekli bir tüy kaynağı sağlamak için yavaş tüy değiştirme eğilimindeyken, yiyecek ve ısınma için ebeveynlerine ihtiyaç duyan muhtaç yavrular, kabaca aynı anda tüm tüylerini kaybederek “eşzamanlı bir tüy dökümü” geçirirler.

Bu çalışmadaki kehribarla korunan tüyler, yavru tüy dökümünün ilk kesin fosil kanıtını oluşturuyor ve yaşam öyküsü günümüzde yaşayan hiçbir kuşla eşleşmeyen bir yavru kuş ortaya koyuyor.

Pennsylvania Indiana Üniversitesi’nden kıdemli yazar Shundong Bi ile birlikte makalenin ilk yazarı olan O’Connor, “Bu örnek, erken gelişmiş (precocial) ve yardıma muhtaç (altricial) özelliklerin tamamen tuhaf bir kombinasyonunu gösteriyor.” diyor. “Bütün vücut tüyleri temelde aynı gelişim aşamasında, yani bu, tüm tüylerin aynı anda veya neredeyse aynı anda büyümeye başladığı anlamına gelir.”

Bununla birlikte, bu kuşun, O’Connor’ın önceki çalışmasının oldukça erken yaşta olduğunu gösterdiği, Enantiornithines adlı artık soyu tükenmiş bir grubun parçası olduğu neredeyse kesin.

O’Connor, hızlı bir tüy dökümü geçirirken kendini sıcak tutmak zorunda olan erken gelişmiş bir yavru kuş olmanın baskılarının, Enantiornithin’lerin nihai yok oluşlarında bir faktör olabileceğini varsayıyor.

O’Connor, “Enantiornithin’ler, Kretase’deki en çeşitli kuş grubuydu, ancak diğer tüm kuş olmayan dinozorlarla birlikte soyu tükendi. Asteroit çarptığında, küresel sıcaklıklar düşecek ve kaynaklar kıtlaşacaktı, bu nedenle bu kuşların ısınmak için daha fazla enerji talepleri olması bir yana, bunları karşılayacak kaynakları da yoktu.” diyor.

Bununla birlikte, sürecin ilk olarak nasıl ortaya çıktığını daha iyi anlamak için , O’Connor ve Field Müzesi doktora sonrası araştırmacısı Yosef Kiat, Communications Biology’de yayımlanan ayrı bir çalışmada modern kuşların tüy dökme modellerini inceledi. 

Modern yetişkin kuşlarda, tüy dökme genellikle yılda bir kez, birkaç hafta boyunca her seferinde tüylerinin yalnızca birkaçını değiştirdikleri sıralı bir süreçte gerçekleşir. Bu şekilde, tüy dökme süreci boyunca hala uçabilirler. Yetişkin kuşlarda, tüm uçuş tüylerinin aynı anda düştüğü ve birkaç hafta içinde yeniden büyüdüğü eş zamanlı tüy dökümleri daha nadir olur ve yiyecek bulmak ya da yırtıcılardan kaçmak için kesinlikle uçması gerekmeyen ördekler gibi su kuşlarında ortaya çıkma eğilimindedir.

Fosil kuşlarda ve diğer tüylü dinozorlarda tüy dökme kanıtı bulmak çok nadir ve O’Connor ve Kiat bunun nedenini öğrenmek istedi. O’Connor, “Daha kısa sürede meydana gelen eş zamanlı tüy dökümü olan kuşların fosil kayıtlarında daha az temsil edileceğine dair bir hipotezimiz vardı.” diyor. Çünkü tüy dökmek için daha az zaman harcanması, tüy dökme sırasında ölmek ve tüy dökme belirtileri gösteren bir fosil olmak için daha az fırsat anlamına gelir.

Çalışmanın ilk yazarı Kiat, “Aktif tüy dökümüne dair kanıt aramak için Field Museum’un ornitoloji koleksiyonunda saklanan 600’den fazla modern kuş derisini test ettik. Zamana yayarak tüy döken kuşlar arasında, aktif bir tüy dökümünde olan düzinelerce örnek keşfettik, ancak aynı anda tüylerini döken kuşlardan neredeyse hiç bulamadık.” diyor. 

Bunlar fosil değil, modern kuşlar olsalar da, iyi bir örnek işlevi görüyorlar. O’Connor, “Paleontolojide, eksiksiz veri setlerimiz olmadığı için yaratıcı olmalıyız. Burada, bir şeyin yokluğunun bize gerçekte ne söylediğini anlamak için rastgele bir örneğin istatistiksel analizini kullandık.” diyor.

Bu durumda, modern kuş örneklerinde aktif tüy dökme çok yaygın olmasına rağmen, tüy döken fosil kuşların bulunmaması, fosil kuşların çoğunun modern kuşlar kadar sık ​​tüy dökmediğini gösteriyor. Bunlar, eşzamanlı tüy dökümü geçirmiş olabilirler veya günümüzde çoğu kuşun yaptığı gibi yıllık bazda tüy dökmemiş olabilirler.

Kehribar örneği ve modern kuş tüy dökümü üzerine yapılan araştırmaların her ikisi de benzer bir modele işaret ediyor: tarih öncesi kuşlar ve tüylü dinozorlar, özellikle de kitlesel yok oluşta yok olan popülasyonlardan olanlar, modern kuşlardan farklı bir modelde tüy döktüler.

Field Museum. 5 Temmuz 2023.

Makale 1: Kiat, Y., O’Connor, J.K. (2023). Rarity of molt evidence in early pennaraptoran dinosaurs suggests annual molt evolved later among Neornithes. Commun Biol 6, 687.

Makale 2: O’Connor, J., Kiat, Y., Ma, H., Ai, T., Wang, L., & Bi, S. (2023). Immature feathers preserved in Burmite provide evidence of rapid molting in enantiornithines. Cretaceous Research, 149, 105572.