La scoperta di un uccello stelo delle dimensioni di un corvo del tardo Cretaceo proveniente dal Madagascar

Fossile di uccello del Cretaceo: i ricercatori utilizzano tecnologie 3D per rivelare gli sviluppi del becco

Un team internazionale di ricercatori guidati dall’Heritage College of Osteopathic Medicine dell’Università dell’Ohio (OU), il professor Patrick O’Connor, ha annunciato la scoperta di un uccello stelo delle dimensioni di un corvo del tardo Cretaceo proveniente dal Madagascar con una morfologia a becco lungo e profondo che era precedentemente sconosciuta tra gli uccelli del Mesozoico ed è superficialmente simile agli uccelli moderni, come i tucani. Una ricostruzione del nuovo uccello chiamato Falcatakelyevidenzia i cambiamenti evolutivi nella forma del viso e del becco. Per svelare l’anatomia dell’uccello stelo, i ricercatori hanno utilizzato la tomografia microcomputata ad alta risoluzione (microCT) e un’ampia modellazione digitale per sezionare virtualmente le singole ossa dalla roccia in cui è incorporato, nonché la stampa 3D ingrandita dei modelli digitali per ricostruire il cranio e confrontalo con altre specie.

Trovato nel nord-ovest del Madagascar, l’esemplare, che appartiene a un gruppo estinto di uccelli chiamati Enantiornithines, è sopravvissuto per oltre 66 milioni di anni, il che significa che risale alla fine del periodo Cretaceo. Descritto in un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Nature , il ritrovamento è essenziale per affinare le ipotesi che riguardano l’evoluzione morfologica e la diversificazione dei primi uccelli, che secondo gli autori rimane relativamente incompleta a causa della scarsità di nuove scoperte fossili.

Opere d’arte del paleontologo Mark Witton che catturano la biologia e l’ambiente di Falcatakely e il processo della sua dissezione microCT. Immagine per gentile concessione di Mark Witton / Ohio University
Si conoscono pochissimi uccelli mattinieri dell’intero periodo Cretaceo dell’Afro-Madagascar. Gli scheletri di uccelli sono rari nella documentazione fossile a causa delle loro ossa leggere e di piccole dimensioni, ei teschi di uccelli sono una scoperta ancora più rara, ha descritto l’ Ohio University News . Falcatakely è la seconda specie di uccelli del Cretaceo scoperta in Madagascar dal team finanziato dalla National Science Foundation , affermando nello studio che questo ultimo esemplare espande la conoscenza della disparità di forma cranica realizzata all’interno dell’evoluzione dell’enantiornitina e degli uccelli mesozoici nel loro insieme.

“Quando la faccia ha cominciato a emergere dalla roccia, sapevamo che era qualcosa di molto speciale, se non del tutto unico”, ha descritto O’Connor, Professore di Anatomia e Neuroscienze all’UO e autore principale dello studio. “Gli uccelli mesozoici con facce così alte e lunghe sono completamente sconosciute, con Falcatakely che offre una grande opportunità per riconsiderare le idee sull’evoluzione della testa e del becco nel lignaggio che porta agli uccelli moderni.”

Coautori dello studio Joseph Groenke (a sinistra) e Dr. Patrick O’Connor (a destra). Immagine per gentile concessione della Ohio University
Il delicato esemplare rimane parzialmente incastonato nella roccia a causa della complessa serie di ossa leggermente costruite che compongono il cranio. Sebbene piuttosto piccola – con una lunghezza stimata del cranio di soli 8,5 cm – la conservazione unica rivela molti dettagli importanti e sviluppi unici del becco, come una complessa serie di scanalature sulle ossa che compongono il lato del viso che indica che l’animale ha ospitato un copertura cheratinosa espansiva, o becco, nella vita.

Poiché O’Connor ei suoi colleghi non sono stati in grado di rimuovere le singole ossa di Falcatakely dalla roccia per lo studio, il team di ricerca ha generato una ricostruzione della vita del campione utilizzando una scansione microCT e una ricostruzione digitale. La scansione iniziale è stata resa possibile dal Dipartimento di Radiologia della Stony Brook University di New York , seguita dall’uso dello scanner microCT presso l’OU Edison Biotechnology Institute . Per facilitare lo studio e la ricostruzione del campione, alcuni file poligonali sono stati esportati come file STL e stampati a tre volte la loro dimensione naturale utilizzando un prototipo 3D Stratasys Objet350 Connex ospitato presso l’OU Innovation Center . Responsabile del processo di stampa 3D è stato il direttore del laboratorio Misako Hata, che supervisiona le operazioni per la struttura di ricerca e sviluppo di biotecnologie e il laboratorio stampante 3D, e ha una vasta esperienza nella stampa 3D.

Il coautore dello studio e coordinatore del laboratorio presso l’OU Heritage College of Osteopathic Medicine, Joseph Groenke, ha affermato che “un progetto come questo collega discipline che vanno dall’anatomia comparata, alla paleontologia e all’ingegneria / scienza dei materiali. La nostra partnership con l’Ohio University Innovation Center è stata una parte fondamentale di questo processo. Essere in grado di vedere ciascuna delle ossa come una replica del prototipo ha costituito la base per la comprensione del campione e anche per la sua ricostruzione “.

Con il progredire della ricerca, è stato subito evidente agli esperti che le ossa che compongono la faccia in Falcatakely sono organizzate in modo abbastanza diverso da quelle di qualsiasi dinosauro, aviario o non aviano, nonostante avessero una faccia superficialmente simile a diversi gruppi di uccelli moderni oggi in vita. O’Connor ha descritto che Falcatakely potrebbe generalmente assomigliare a un numero qualsiasi di uccelli moderni con la pelle e il becco al loro posto, ma la sua struttura scheletrica facciale sottostante rompe con ciò che gli scienziati sanno sull’anatomia evolutiva degli uccelli.

La ricostruzione di Falcatakely che è stata generata utilizzando microCT rivela un lacrimale destro quasi completo. Mentre il palato ricostruito digitalmente svela un livello sostanziale di dettaglio non tipicamente osservabile nei primi uccelli del Mesozoico. Alan Turner, coautore dello studio e professore associato di scienze anatomiche presso la Stony Brook University, ha indicato che il gruppo estinto di uccelli Enantiornithines, a cui Falcatakelyappartiene, rappresenta la prima grande diversificazione dei primi uccelli, occupando ecosistemi insieme ai loro parenti non aviari come Tyrannosaurus e Velociraptor (un teropode piumato delle dimensioni di un tacchino a differenza della versione mortale del rapace di Jurassic Park). “A differenza dei primi uccelli, come l’Archaeopteryx, con lunghe code e caratteristiche primitive nel cranio, le enantiornitine come Falcatakely sarebbero sembrate relativamente moderne”, ha indicato Turner.

“Più impariamo sugli animali, le piante e gli ecosistemi dell’età del Cretaceo in quello che oggi è il Madagascar, più vediamo che la sua firma biotica unica si estende molto indietro nel passato e non riflette semplicemente l’ecosistema dell’isola negli ultimi tempi”, ha detto O’Connor. “La scoperta di Falcatakely sottolinea che gran parte della profonda storia della Terra è ancora avvolta nel mistero, in particolare da quelle parti del pianeta che sono state relativamente meno esplorate”.

Ricostruzione artistica dell’uccello enantiornitina Falcatakely del tardo Cretaceo. Immagine per gentile concessione di Mark Witton / Ohio University
I paleontologi si rivolgono da anni alle tecnologie di scansione 3D e stampa 3D di ricostruzione digitale per far avanzare la loro ricerca replicando, ricreando e studiando fossili e morfologie funzionali. I primi ricercatori hanno utilizzato stampi e calchi per condividere repliche fossili con altri ricercatori e con il pubblico. Oggi, gli esperti possono rendere tangibili i file virtuali trasformando le scansioni in strutture stampate in 3D. Ad esempio, i conservatori olandesi utilizzano stampanti 3D per creare pezzi in grado di riempire gli spazi vuoti finali di un teschio di dinosauro, il famoso teschio di Triceratopo n. 21, che il Peabody Museum of Natural History della Yale University ha ceduto alMuseo geologico dell’università di Delft negli anni ’50; o i paleontologi del Royal Tyrrell Museum canadese , che usano la stampa 3D per replicare fragili fossili, avvicinando lo studio del nostro passato geologico a quello che potrebbe essere sembrato.