Bij de in barnsteen bewaarde veren kunnen allerlei structuurkenmerken worden herkend. Aan de ene kant passen die als eenvoudigste voorstadia van veren in een verondersteld ontstaansmodel over het ontstaan van veren. Aan de andere kant wijzen details van andere veren gelijktijdig op gevederde organismen met een hoge specialisatie. Dat er een verband zou zijn tussen protoveren (“oerveren”) en de lichaamsbedekking van sauriërachtige organismen vindt in deze fossielen geen steun.
De in fossiele hars ingesloten restanten van planten en dieren (barnsteeninsluitsels) vormen een bijzondere bron van informatie over de leefomstandigheden in het verre verleden van de Aarde. Heel zelden worden er veren in barnsteen gevonden, maar door de bijzondere bewaaromstandigheden leveren die toch zeer gedetailleerde informatie op. De in barnsteen ingesloten veren geven, opmerkelijk genoeg, geen directe verwijzingen over de dragers van het verenkleed. Ondanks het schaarse voorkomen, is er toch een serie publicaties over veren of veerfragmenten in barnsteen (Grimaldi 1996, Weitschat & Wichard 1998). Men hoopt vanuit de fossiele veerresten aanwijzingen te vinden, hoe deze bijzondere vorm van dierlijke lichaamsbekleding zich ontwikkeld zou kunnen hebben.
De voorstelling van de evolutie van veren die op dit ogenblik de meeste aanhang heeft gaat terug op een door Prum ontwikkeld model (1999, 2002). Hij stelt daarin vijf stadia voor (I-V), van enkelvoudige filamenten (draden, vezels) tot zeer complexe veren, met schacht en vlag, die met van de baarden afstaande baardjes (aan de ene kant met randjes, aan de ander kant met haakjes), stevig en toch zeer flexibel gebouwd. Perrigot et al. (2008) hebben zeven in fossiele hars bewaarde veren beschreven, die in West-Frankrijk in geologische lagen uit het Onder-Krijt waren gevonden. Zij stelden hun bevindingen voor als het eerste fossiele bewijs voor de theoretisch voorspelde stadia van de evolutie van veren. Junker (2009) heeft dit werk kritisch op waarde geschat en erop gewezen, dat feitelijk gezien al reeds uit de Jura volledig gevormde veren (Archaeopteryx) met moderne kenmerken bekend zijn. Deze jongere vondsten uit het Krijt hebben dan slechts beperkte waarde voor de evolutie van veren.
Nu berichten McKellar et al. (2011) over verschillende veren en veerachtige structuren, die zij in Canadees barnsteen hebben gevonden (fig. 1,2). Zij waren op deze stukken gestoten bij het onderzoek van meer dan 4000 stenen met insluitsels. De voorwerpen komen uit Grassy Lake, Alberta (Canada) en werden daar in het Boven Campan (Boven-Krijt) gevonden. In hun werk presenteren de auteurs haar-overeenkomstige structuren, waarbij afzonderlijke filamenten in bosjes of dicht tegen elkaar in lagen ontspringen. De afzonderlijke filamenten zijn hol (ca 60% van de diameter, zonder in het binnenste herkenbaar merg) en verschillend gepigmenteerd (van bijna transparant tot donker). Planten of zwammen worden daardoor als oorsprong van deze structuren op grond van microscopisch vergelijkingen uitgesloten.
McKellar et al. rekenen deze beide structuurtypen tot stadia I en II in het veerontstaansmodel van Prum. Dat betekent enkelvoudig, geïsoleerde (I) en tot bundels samengedrukte filamenten (II); deze stellen dan de eerste hypothetische treden voor op de weg naar veren. De auteurs leggen een relatie met de vermoedelijke fossiele lichaamsbedekkingen van sauriërachtige fossielen. De onderdelen zijn daarin tweedimensionaal, in een vlak samengedrukt. Op verscheidene plaatsen zijn structuren herkenbaar, die als delen van het lichaamsoppervlak gezien kunnen worden. McKellar et al. noemen twee in China gevonden fossielen, Sinosauropteryx prima (Chen et al. 1998) en Sinornithosaurus millenii (Xu et al. 2001) die hiermee de grootste overeenkomst laten zien. Het lijkt echter zeer gewaagd om dit verband zo maar te leggen. De invloed van de verschillende, bij de fossilisatie betrokken, processen op de hier vergeleken fijne structuren moet zorgvuldig bekeken worden. Het opvoeren van ‘dinosauriërveren’ in de titel is empirisch gezien speculatief. Een bredere ondersteuning door verder onderzoek zou noodzakelijk zijn om de beweerde overeenkomst te onderbouwen.
Naast de eenvoudig gebouwde veertypen beschrijven McKellar en medewerkers ook veerfragmenten uit het Canadese barnsteen die kenmerken specialisatie vertonen: veerstralen, die om de veerschacht (rachis) zijn gerangschikt en aan hun basis tot een spiraal gevormd zijn (vgl. afb. 1). De veerstralen laten drie en meer windingen zien en de enkelvoudige straal is in dwarsdoorsnede afgevlakt en vertoont verdikte knoopachtige gebiedjes. Omdat slechts bijzondere delen van de veerstralen spiraalachtig verdraaid zijn, gaan de auteurs ervan uit, dat deze structuurkenmerken origineel zijn en niet pas zijn ontstaan door de wisselwerking tussen hars en veer tijdens het polymerisatieproces. Huidige Kwartelsnippen (Thinocoridae) en Zandhoenders (Pteroclididae) bezitten dekveren, die overeenkomstige spiraalachtige structuren aan de basis van de veerstralen hebben. Deze bijzondere veerstructuren gebruikt de vogel voor het transport van water naar bijvoorbeeld het nest voor het broedsel of de koeling van het legsel. Ook Futen (Podicipedidae) vormen soortgelijke veren, die water in het verenpak absorberen en bij het duiken helpen.
McKellar en medewerkers vermoeden op grond van deze bijzondere overeenkomst, dat duiken ook tot het gedragsrepertoire van de dragers van dit verenkleed uit het Krijt behoorde. Daarmee zijn deze veren een aanwijzing voor het bestaan van reeds in anatomie en gedrag gespecialiseerde vogelvormen. Tussen de in Canadees barnsteen gevonden veerfragmenten bevinden zich ook alle structuurkenmerken, die voor de vorming van vlakke veervlaggen noodzakelijk zijn. De auteurs rekenen deze veren tot vliegvaardige dieren – vogels uit de tijd van het Krijt. Van de overige veerfragmenten veronderstellen McKellar et al. dat het dons- en contourveren zijn. Deze vertonen, zoals een amberinsluitsel uit Frankrijk (Perrchot et al. 2008), een korte hoofdas, die slechts zwak ingedrukt en in dwarsdoorsnede afgevlakt is; en die uitloopt invertakkende veerbaarden. Bij de veeroverblijfselen uit het Krijt van Canada valt een ingedrukte als parelsnoerachtige verschijnende pigmentatie op (afb. 2).
De beschreven fossielen laten de variatie zien die al in het Boven-Krijt de huidige specialisaties vertoont.
Geen van de door McKellar et al. beschreven fossiele veerfragmenten geeft een directe aanwijzing over de oorspronkelijke dragers van de veren. De auteurs voeren echter aan, dat uit geologische lagen in de omgeving van de vindplaats van de fossiele hars, Grassy Lake, zowel aanwijzingen voor vogels als voor saurierachtige dieren aanwezig zijn. In hun visie leveren de vondsten van complexe veertypen uit het Krijt en de overeenkomst met fossiele structuren aan de buitenkant van saurierachtigen een sterke aanwijzing op, dat het bij de eenvoudigere draad- en bundelvormige structuren om protoveren van dinosauriërs gaat. De dichtheid van de enkele geïsoleerde filamenten (eerste voorstadium van veren) komt voor de auteurs dichtbij wat bijvoorbeeld voor temperatuurregulatie en beschutting nuttig zou zijn. Speciale veerkenmerken, die op grond van vergelijking met huidig bekende veren, overeenkomen met kenmerken die samenhangen met duiken wijzen erop dat overeenstemmende levenswijzen met bijbehorende specialisatie al in het tijdvak van het Boven-Krijt aanwezig was.
Met deze bevindingen zijn weliswaar geposutuleerde evolutionaire ontwikkelingstreden illustreren, maar een argument voor een ontwikkelingsproces over een langere periode leveren ze echter niet. Daarvoor zouden in geologische systemen op elkaar volgende fossiele overblijfselen nodig zijn. Het Campan (genoemd naar een plaats in de Franse Pyreneeen), waaraan de veren in barnsteen toegeschreven worden, wordt geochronologisch op ongeveer 83 tot 71 miljoen jaar gedateerd. Dat is daarmee duidelijk jonger dan talrijke vogelgenera met volledig gebouwde veren (als Archaeopteryx), maar ook jonger dan bevederde Theropoden-Dinosauriers, die als vogelvoorouders genoemd worden. Ook op grond van de chronologische positie en de verschillende vindplaatsen is de toeschrijving van de amberinsluitsels tot Sinosauropteryx prima en Sinornithosaurus millenii niet gerechtvaardigd. Anderzijds documenteren de beschreven fossielen wel een variatiebreedte, die reeds in het Boven-Krijt de hedendaagse specialisaties onder vogels laten zien.
Opmerking
Na het gereedkomen van dit artikel is door vakgenoten van de auteurs kritiek op hun interpretatie van de vondsten gepubliceerd (Dove & Stryker 2012), waarop McKellar et al. (2012) ook gereageerd hebben. Inhoudelijk gaat het daarbij om details van de interpretatie van de vondsten, welke de in deze bijdrage aangewezen argumentatielijn diepgaand bevestigen, dat een ordening van de veerachtige structuren op basis van vroegere vondsten onzeker is.
Literatuur
Chen P, Dong Z & Zhen S (1998) An exceptionally well-preserved theropod dinosaur from the Yixian formation of China. Nature 391, 147-152.
Dove JC & Straker LC (2012) Comment on “A diverse assemblage of late Cretaceous dinosaur and bird feathers from Canadian amber”. Science 335, 796-b.
Grimaldi AD (1996) Amber – Window to the past (Harry N. Abrams; Times Mirror, New York).
Junker R (2009) Protofedern in Bernstein?, Stud. Int. J. 16, 120-121.
McKellar, Chatterton BD, Wolfe AP & Currie PJ (2011) A diverse assemblage of late Cretaceous dinosaur and bird feathers from Canadian amber. Science 333, 1619-1622.
McKellar RC, Chatterton BDE, Wolfe AP & Currie PJ (2012) Response to comment on “A diverse assemblage of late Cretaceous dinosaur and bird feathers from Canadian amber”, Science 335, 796-c.
Perrichot V, Marion L, Néraudeau D, Vullo R & Tafforeau P (2008) The early evolution of feathers: fossil evidence from Cretaceous amber of France, Proc. R. Soc. B 275, 1197-1202.
Prum RO (1999) Developement and evolutionary origin of feathers, J. Exp. Zool. B (Mol. Dev. Evol.) 285, 291-306.
Prum RO & Brush AH (2002) The evolutionary origin and diversification of feathers, Q. Rev. Biol. 77, 261-295.
Weitschat W & Wichard W (1998) Atlas der Pflanzen und Tiere im Baltischen Bernstein, München.
Xu X, Zhou Z & Prum RO (2001) Branched integumental structures in Sinornithosaurus and the origin of feathers, Nature 410, 200-204.
Dit artikel is met toestemming vertaald en overgenomen van Wort-und-Wissen. De volledige bronvermelding luidt: Binder, H., 2012, Federfragmente in Kanadischem Bernstein aus der Oberen Kreide, Studium Integrale Journal 19 (1): 42-44.
