מחימום לתעופה,
בעזרת החיזור

בשנות ה-90 למדנו לראשונה שהדינוזאורים לא נראו כמו שחשבנו בעבר: מאובנים שמורים היטב מסין, ומאוחר יותר גם מקנדה ומגרמניה, הראו כי לפחות כמה ממיני הדינוזאורים התהדרו בנוצות. אולי אין בכך הפתעה גדולה, בהתחשב בכך שהעופות המודרניים התפתחו מהדינוזאורים, ולמעשה מבחינה אבולוציונית הם עצמם שייכים לאותה קבוצה – כן, הציפורים הן דינוזאורים. טירנוזאורוס רקס, למשל, קרוב יותר לתרנגולת מאשר לסטגוזאורוס.

אלא שהדינוזאורים הקדומים, אלו שאינם ציפורים, לא ידעו לעופף. למה, אם כן, שימשו הנוצות? המאובנים הראו שבתחילה הנוצות היו פשוטות מאוד, מעין סיבים, וככל הנראה פעלו כשכבת בידוד, ושמרו על חום גופם של של הדינוזאורים – כפי שהפרווה מחממת את היונקים. "הנוצות של הדינוזאורים המוקדמים היו דומות מאוד לשיער" אמר סקוט פרסונס (Persons), ממוזיאון הטבע בדרום קרוליינה, לאתר New Scientist.

בשלב מסוים, עם זאת, הנוצות עברו שינוי. הן נעשו מורכבות הרבה יותר והחלו לעזור לבעליהן לנוע באוויר: בהתחלה, כנראה, הן הקלו עליהם לדאות מעץ לעץ, ועם הזמן נוצרו הכנפיים המרשימות שאיפשרו להם להמריא ולעוף.

איך התפתחו הנוצות מסיבים פשוטים שנועדו לחימום, למבנים המפוצלים שתומכים בתעופה? הברירה הטבעית אינה יכולה לחזות את העתיד, ולהבין שמתישהו בדורות הבאים יהיה שימוש לנוצות מורכבות. ובכל זאת, הדינוזאורים פיתחו עם הזמן נוצות יותר ויותר מתוחכמות, עד שהגיעו לשלב שבו יכלו להשתמש בהן לדאייה. הם לא עשו זאת למטרה המקורית שלשמה התפתחו הנוצות: הנוצות המורכבות יקרות אנרגטית יותר מהסיבים המחממים, והן ארוכות ונוקשות, לא החומר האידאלי ליצירת שכבת בידוד. מה אם כן גרם לדינוזאורים לעשות זאת? התשובה, טוענים פרסונס ועמיתו פיליפ קארי (Currie) במאמר חדש, היא: ברירה זוויגית.

בת לוקחת בן

ברירה זוויגית, או מינית, היא תהליך אבולוציוני המתרחש במקביל לברירה טבעית. לפי הברירה הטבעית, לאורגניזם - בעל חיים, צמח, חיידק - המותאם יותר לסביבתו יהיה סיכוי גדול יותר לשרוד, להתרבות ולהעביר הלאה את הגנים שהיקנו לו את אותה התאמה לסביבה. ברירה זוויגית עוסקת לא בהישרדות, אלא בבחירת בני הזוג. היות שהנקבות משקיעות משאבים רבים הרבה יותר בכל צאצא בהשוואה לזכרים, לרוב אלו הן שבוחרות את הזכרים שאיתן הן מסכימות להזדווג, והזכרים מחזרים אחריהן. הנקבות עשויות לבחור לפי פרמטרים שונים: עד כמה הזכר בריא, חזק, צעיר, דואג לאחרים, יודע להשיג מזון ועוד. מי שיש לו את התכונות הרצויות יזכה להעמיד יותר צאצאים, ויעביר להם את תכונותיו. כך בחירת הנקבות מעצבת את הדורות הבאים של הזכרים.

לעתים הברירה הזוויגית מתמקדת בתכונה מסויימת של הזכר: קרניים גדולות, זנב מפואר, צבעים בוהקים. אצל נקבות הטווסים, למשל, נוצרה העדפה לזנב גדול והדור, והברירה הזוויגית היא שהניעה את התפתחותו של זנב הטווס שאנחנו מכירים כיום. לא הייתה זו הברירה הטבעית: זנב מסורבל שכזה בוודאי אינו עוזר לבעליו לשרוד, להתחמק מטורפים ולמצוא מזון. להעדפות של הנקבות עשויות להיות סיבות שונות. לפי אחת התיאוריות, שפיתח הזואולוג הישראלי אמוץ זהבי, תכונות גופניות מסורבלות כמו הזנב הענקי של הטווס מאותתות לנקבה שהזכר בריא וחזק, שכן אחרת לא היה מצליח לשרוד עם נטל שכזה. תהיה אשר תהיה הסיבה, ברור שברירה זוויגית מסוגלת לדחוף את התפתחותן של תכונות גופניות שאינן עוזרות להישרדות.

כנפי ההיסטוריה

לטענתם של פרסונס וקארי, כך גם התפתחו נוצות הדינוזאורים. בחלק מהמאובנים נראות נוצות ארוכות מורכבות יותר מאותם סיבים פשוטים, שככל הנראה שימשו לחימום. הן מופיעות בעיקר בזנב ובזרועות, מקומות שבהם אין להן ערך רב בתור שכבת בידוד, אך הן גם לא שימשו לתעופה – הדינוזאורים המנוצים האלו היו גדולים וכבדים, וגופם לא היה מותאם לתנועה באוויר. לעומת זאת, הנוצות האלו בהחלט יכלו לשמש לתצוגה. נוצות הזנב במיוחד מזכירות מבנים המשמשים בציפורים מודרניות לחיזור: לחלק מהמאובנים יש נוצות ארוכות המזכירות סרטים, לאחרים נוצות מסודרות במעין מניפה, ועוד. מחקרים מהשנים האחרונות, שהצליחו להסיק את צבעיהם של כמה מהמאובנים, הראו שהנוצות האלו היו לעתים קרובות צבעוניות, או בדוגמה של פסים כהים-בהירים.

הברירה הזוויגית, לפי הטענה, היא שדחפה את פיתוח הנוצות, לצורך תצוגה וחיזור. הנוצות התפתחו עד לשלב שבו היו מורכבות מספיק בשביל להעניק יתרון, ולו קטן, בדאייה – ומשם והלאה הברירה הטבעית דחפה את התפתחותן ויצרה נוצות המתאימות יותר ויותר לתנועה באוויר. כך שימשה הברירה הזוויגית כגשר בין שני התפקידים של הנוצות, שהתפתחו בעזרה הברירה הטבעית: החימום והתעופה.

פרסונס אמר בראיון כי לדעתו שעשויים להיות עוד מקרים שבהם הברירה הזוויגית משמשת בתפקידי גישור כאלו. "ההשלכות הן מעבר לדוגמה של דינוזאורים ונוצות. ייתכן שלמנגנון הזה יש תפקיד בעל השפעה דומה באבולוציה של אורגניזמים רבים, שבהם אין לנו תיעוד מאובנים ברור".

סטיב ברוסט (Brusatte) מאוניברסיטת אדינבורו בבריטניה, שלא היה מעורב במחקר, אמר שהרעיון נשמע לו הגיוני מאוד. "ככל שאנחנו מוצאים יותר מאובני דינוזאורים מנוצים, כך נהיה ברור יותר שהנוצות ואפילו הכנפיים לא התפתחו לצורך תעופה. אם הייתי צריך להמר, הייתי אומר שהכנפיים התפתחו בעזרת ברירה זוויגית למטרות תצוגה וחיזור, ואחר כך שינו את מטרתן והפכו לאווירו-דינמיות".

עם זאת, קשה למצוא עדויות חותכות להשערה הזו, והיא ודאי תעורר ויכוח בקרב החוקרים בתחום. כיצד אפשר להכריע במחלוקת? פרסונס וקארי כתבו במאמר שאם השערתם נכונה, הם מצפים לראות הבדלים ניכרים בין זכרים ונקבות: מבנים המשמשים לחיזור לרוב נמצאים רק אצל הזכרים, או לפחות גדולים ובולטים יותר אצלם. עדיין אין בידינו מספיק דינוזאורים מנוצים כדי להבחין בהבדלים כאלו, אם היו – אך מאובנים נוספים מתגלים כל הזמן. אם נגלה שהכנפיים והזנב של הדינוזאורים הקדומים היו גדולים ומפוארים יותר אצל הזכרים, יהיה בכך חיזוק משמעותי להשערה. אם לא, אולי יצטרכו החוקרים למצוא השערה אחרת שתסביר את התפתחות הנוצות והכנפיים, וכך את השתלטותן של הציפורים על האוויר.