Op grond van een goede wetenschappelijke theorie kun je voorspellingen doen over de werkelijkheid. Op basis van de evolutietheorie kun je bijvoorbeeld voorspellen hoe diersoorten verspreid moeten zijn over de aarde (biogeografie), over welke DNA-sequenties je in welke organismen moet aantreffen en wat voor structuren je mag verwachten in verschillende embryo’s. Misschien nog wel de meest tot de verbeelding sprekende voorspellingen kunnen gedaan worden over waar je bepaalde fossielen zou moeten aantreffen en welke eigenschappen deze fossielen dan hebben.

Waarschijnlijk is het bekendste recente voorbeeld daarvan Tiktaalik roseae, een prachtige overgangsvorm tussen spiervinnige vissen en de eerste tetrapoden (viervoetige landdieren). Paleontoloog Neil Shubin en zijn collega’s wisten op grond van hun evolutiebiologische kennis precies in welke aardlaag ze moesten zoeken en wat voor dier ze daar moesten aantreffen. De resultaten hiervan en de details van het onderzoek zijn terug te lezen in Shubins boek Your inner fish (Shubin, 2008). Sinds kort is er nog een prachtig voorbeeld van een uitgekomen evolutionaire voorspelling bijgekomen: een gevederde theropode dinosauriër ouder dan Archaeopteryx. Laat me dat uitleggen.

Het is al een tijdje de consensus onder paleontologen dat vogels afstammen van een bepaalde groep dinosauriërs: de Theropoda. Tot deze groep behoren ook befaamde dinosauriërgeslachten als Tyrannosaurus en Velociraptor. Sterker nog: volgens de moderne taxonomie zijn vogels dinosauriërs, omdat ze ontstaan zijn binnen de (andere) dinosauriërs. Vogels zijn dus de enige dinosauriërs die de meteorietinslag 65 miljoen jaar geleden overleefd hebben! In de anatomie van vogels en hun theropode voorouders zijn dan ook vele overeenkomsten te vinden. Het beroemdste fossiel uit deze overgang is Archaeopteryx: een onmiskenbare theropode, maar met complexe veren. Hij wordt daarom ook wel ‘een dinosaurus in vogelvermomming genoemd’. Over in hoeverre Archaeopteryx kon vliegen is nog steeds discussie. Er zijn wel theropoden met simpelere veren gevonden, maar die komen niet uit aardlagen ouder dan die van Archaeopteryx.

Toch is er een zeer klein, maar mondig, groepje paleontologen dat de dinosauriëroorsprong van vogels verwerpt, met als meest prominente Allan Feduccia. Zij menen dat vogels afstammen van een andere groep reptielen. Misschien wel hun voornaamste argument is de zogenaamde ‘temporele paradox’. Hun probleem is dit: waar zijn de theropoden met simpelere veren die ouder zijn dan Archaeopteryx? Die zouden er immers moeten zijn als vogels binnen de theropoden zijn ontstaan! Hun opponenten antwoordden: die zijn er wel, maar we hebben er nog geen fossielen van gevonden. Zij voorspelden dus dat we fossielen van gevederde theropode dinosauriërs moeten kunnen vinden die ouder zijn dan Archaeopteryx.

Jerry Coyne schreef hierover in zijn populaire boek over het bewijs voor evolutie, Why evolution is true (Coyne, 2009), het volgende: “All these nonflying feathered dinosaur fossils date between 135 and 110 million years ago — later than the 145-million-year old Archaeopteryx. That means that they could not be Archaeopteryx’s direct ancestors, but they could have been its cousins.  Feathered dinosaurs probably continued to exist after one of their kin gave rise to birds. We should, then, be able to find even older feathered dinosaurs that were the ancestors of Archaeopteryx.  The problem is that feathers are preserved only in special sediments — the fine-grained silt of quiet environments like lake beds or lagoons. And these conditions are very rare.  But we can make another testable evolutionary prediction: someday we’ll find fossils of feathered dinosaurs that are older than Archaeopteryx.” (p. 44).

Die dag is nu aangebroken. In de Nature van 1 oktober beschrijven Hu et al. (2009) een fossiel van een gevederde theropode ouder dan Archaeopteryx: Anchiornis huxleyi. Van deze soort is al eerder een incompleet skelet beschreven (Xu et al., 2008), maar het in Nature beschreven fossiel is erg compleet en laat duidelijk afdrukken van veren zien. De soortnaam is uiteraard een verwijzing naar Thomas Huxley, een van de vroege verdedigers van Darwins theorie. Het fossiel komt uit de Chinese provincie Liaoning, bekend om zijn uitstekende conservatie van fossielen. Vooral structuren als veren fossiliseren niet gemakkelijk, maar zijn in Liaoning goed bewaard gebleven.

De laag waarin het fossiel zat, is ongeveer 155 miljoen jaar oud (late Jura) en daarmee ouder dan Archeopteryx, waarvan de fossielen allemaal jonger zijn dan 150 miljoen jaar. Anchiornis had veren op de armen, de poten en zelfs de voeten, en had dus vier vleugels, wat ook al eerder aangetroffen werd bij de 120 miljoen jaar oude Microraptor (Xu et al., 2003). De veren van Anchiornis waren echter minder aerodynamisch dan die van latere fossielen doordat ze symmetrisch waren, en niet asymmetrisch zoals die van Archaeopteryx en moderne vogels. Anchiornis kon dan waarschijnlijk ook niet vliegen, maar misschien wel neerglijden vanaf verhogingen. Zijn lange achterpoten wijzen er tevens op dat hij kon rennen.

Dit fossiel is slechts één van de vele fossielen uit de evolutionaire overgang tussen (niet-vogel-)dinosauriërs en vogels. Eind vorig jaar werd ook al Epidexipteryx beschreven (Zhang et al., 2008), en in de jaren daarvoor werden ook al vele gevederde dinosauriërs opgegraven, vooral in China (Zhou, 2004). Hiermee is deze transitie prachtig gedocumenteerd in het fossielenbestand. Dat er theropoden met simpele veren gevonden zijn in lagen jonger dan Archaeopteryx, laat zien dat evolutie van veren niet één rechte lijn is geweest van simpele oude naar complexe moderne veren. Vele theropoden hadden een verendeken waarmee ze niet konden vliegen, maar die waarschijnlijk wel diende voor isolatie en/of om indruk te maken.

Deze vondst bevestigt niet alleen de overgang van (niet-vogel-)dinosauriërs naar vogels, maar laat tevens zien dat op grond van de evolutietheorie toetsbare voorspellingen gedaan kunnen worden die vervolgens ook bevestigd worden. Het fossiel bevestigt niet alleen deze grote evolutionaire transitie, maar verschaft ook door zijn uitstekende conservatie veel informatie over de details van de complexe oorsprong van vogels.

Referenties:
Coyne, J. (2009) “Why evolution is true”, Oxford UP.

Zhang, F., Zhou, Z., Xu, X., Wang, X., Sullivan, C. (2008) "A bizarre Jurassic maniraptoran from China with elongate ribbon-like feathers", Nature, 455: 1105-1108.

Hu, D., Hou, L., Zhang, L., Xu, X. (2009) “A pre-Archaeopteryx troodontid theropod from China with long feathers on the metatarsus”, Nature, 461: 640-643.

Shubin., N. (2008) “Your Inner Fish: A Journey into the 3.5-Billion-Year History of the Human Body”, Pantheon Books (in het Nederlands vertaald als “De vis in ons”, Nieuw Amsterdam).

Xu, X., Zhou, Z., Wang, X., Kuang, X., Zhang, F. and Du, X. (2003). "Four-winged dinosaurs from China." Nature, 421: 335-340.

Xu, X., Zhao, Q., Norell, M., Sullivan, C., Hone, D., Erickson, G., Wang, X., Han, F., et al. (2009) "A new feathered maniraptoran dinosaur fossil that fills a morphological gap in avian origin", Chinese Science Bulletin, 54: 430–435.