ريش متحجر يكشف أسرار الطيران

[Mary Naeem]

ريش متحجر يكشف أسرار الطيران

وجد باحثون أن ريشا متحجرا يعود لديناصور (ذي 4 أجنحة) عاش قبل 160 مليون سنة، يمكن أن يلقي ضوءا جديدا على تطور الطيران.
وجاب "Anchiornis"، الذي يأتي بحجم فصيلة طيور التدرج، الصين قبل 10 ملايين سنة قبل أول طائر معروف "Archaeopteryx".
ووجد التحليل الكيميائي أن الريش المحفوظ لديه البروتينات نفسها الموجودة لدى الطيور في يومنا هذا. وعلى الرغم من أنها لم تكن مناسبة لطيران بعيد المدى، إلا أن تركيبها الجزيئي قد يشير إلى مرحلة متوسطة من تطور ريش الطيور.
ويتكون ريش الطيور الحديثة من بروتين يسمى "بيتا-كيراتين" (β-keratin)، يمنحها خصائص ميكانيكية حيوية خاصة، مثل المرونة والقوة، لتلبية احتياجات الطيران.
وتميز ريش "Anchiornis" بوجود بروتينات ألفا-كيراتين السميكة (α-keratins)، بدلا من "β-keratins" الرقيقة.
وقالت البروفيسورة، ماري شفايتزر، وعي عالمة بيولوجية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية، إن "ريش الطيور الحديثة يتكون أساسا من بيتا-كيراتين (β-keratin)، وهو بروتين موجود أيضا في الجلد ومخالب ومناقير الزواحف والطيور. ويختلف الريش عن الأنسجة الأخرى المحتوية على الكيراتين، لأن بروتين الريش يخضع للتغيير بطريقة تجعله أكثر مرونة
وأوضحت ماري أنه في مرحلة ما أثناء تطور الريش، خضع أحد جينات "β-keratin" إلى تغيير بسيط، ما جعل البروتين الناتج أصغر قليلا. وأدى هذا الأمر إلى تغيير الفيزياء الحيوية للريش، إلى شيء أكثر مرونة، وهو مطلب ضروري للطيران.
وأضافت العالمة قائلة: "في حال تمكنا من تحديد متى، وفي أي الكائنات الحية حدثت هذه الطفرة، سيصبح لدينا فهم أفضل لتطور الطيران أثناء الانتقال من الديناصورات إلى الطيور".
وتمكن فريقها الدولي من إظهار كيف اختلف ريش ديناصورات العصر الجوراسي (Anchiornis)، على المستوى الجزيئي، عن الطيور الأحفورية الأصغر سنا، والطيور النظيرة الحديثة.
ودرست قائدة الدراسة، يان هونغ بان، وهي خبيرة في علم الحفريات من معهد "Nanjing" في الصين، الريش المتحجر لديناصور "Anchiornis"، باستخدام تقنيات المسح عالية الدقة، لتحديد تركيبتها.
وكررت العملية نفسها مع الريش الذي يعود إلى العصور الوسطى وعصر "Cenozoic"، بالإضافة إلى أنسجة الكيراتين الأخرى التي لم يكن من المتوقع أن تظهر وجود هذه الطفرة. ثم قارن العلماء النتائج مع عينات من ريش وأنسجة الدجاج.
وقالت الدكتورة بان، إن أحافير الريش عززت بشكل كبير فهمنا لارتباطها التطوري بالطيور، وكذلك أصول رحلة الطيران. وفي الطيور الحية، حدد التعبير الفريد وتكوين الأحماض الأمينية للبروتينات في الريش الناضج، خصائصها الحيوية، مثل الصلابة والمرونة واللدونة.
واستطردت موضحة: "هنا، نقدم دليلا جزيئيا على أن ريش ديناصورات Anchiornis، يتألف من (β-keratins) و(α-keratins). وهذا أمر مهم، لأن الريش الناضج في الطيور الحية، يسيطر عليه (β-keratins)".
كما أكد الباحثون أن الريش تم تعديله على كل من المستويات الجزيئية والمورفولوجية، للحصول على الخواص الميكانيكية الحيوية للطيران، أثناء الانتقال بين الطيور-الديناصورات.
ووجدت الدراسة، التي نُشرت في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences، أن ريش "Anchiornis" يتكون من بيتا وألفا-كيراتين (α-keratins)، وهو بروتين تمتلكه جميع الفقاريات الأرضية، بما في ذلك الثدييات.
وكان هذا مفاجئا، لأن "α-keratin" موجود بكميات صغيرة فقط في الريش الحديث.