La domanda se il dinosauro-uccello Archaeopteryx del Tardo Giurassico fosse un abitante terrestre dalle piume elaborate, un aliante, o un volantino attivo ha affascinato i paleontologi per decenni. Nuove preziose informazioni ottenute con la microtomografia di sincrotrone all'avanguardia presso l'ESRF, il sincrotrone europeo (Grenoble, Francia), ha permesso a un team internazionale di scienziati di rispondere a questa domanda in Comunicazioni sulla natura . Le ossa delle ali di Archaeopteryx sono state modellate per il volo attivo accidentale, ma non per lo stile avanzato di volo dominato dagli uccelli di oggi.

Era Archaeopteryx capace di volare, e se così fosse, come? Sebbene sia risaputo che gli uccelli moderni discendono da dinosauri estinti, molte domande sulla loro prima evoluzione e sullo sviluppo del volo aviario rimangono senza risposta. I metodi di ricerca tradizionali non sono stati finora in grado di rispondere alla domanda se Archaeopteryx abbia volato o meno. Utilizzando la microtomografia di sincrotrone alla linea di luce ID19 dell'ESRF per sondare all'interno dei fossili di Archaeopteryx, un team internazionale di scienziati dell'ESRF, Università Palack, Repubblica Ceca, CNRS e Università della Sorbona, Francia, Università di Uppsala, Svezia, e Bürgermeister-Müller-Museum Solnhofen, Germania, gettare nuova luce su questo primo degli uccelli.

Ricostruire un comportamento estinto pone sfide sostanziali ai paleontologi, soprattutto quando si tratta di animali enigmatici come il famoso Archaeopteryx dei sedimenti del tardo Giurassico della Germania sud-orientale che è considerato il più antico dinosauro potenzialmente libero di volare. Questo taxon fossile ben conservato mostra un'anatomia a mosaico che illustra gli stretti rapporti familiari tra dinosauri rapaci estinti e dinosauri viventi:gli uccelli. La maggior parte degli scheletri di uccelli moderni sono altamente specializzati per il volo a motore, tuttavia molti dei loro caratteristici adattamenti, in particolare la spalla, sono assenti nei fossili bavaresi di Archaeopteryx. Sebbene le sue ali piumate assomiglino a quelle degli uccelli moderni che volano in alto ogni giorno, la struttura primitiva della spalla è incompatibile con il moderno ciclo del battito delle ali degli uccelli.

"L'architettura della sezione trasversale delle ossa degli arti è fortemente influenzata dall'adattamento evolutivo verso una forza ottimale con una massa minima, e adattamento funzionale alle forze sperimentate durante la vita, " spiega il prof. Jorge Cubo dell'Università Sorbona di Parigi. "Confrontando statisticamente le ossa di animali viventi che si impegnano in abitudini osservabili con quelle di fossili criptici, è possibile portare nuove informazioni in una vecchia discussione, " dice l'autore senior Dr. Sophie Sanchez dell'Università di Uppsala, Svezia

Gli scheletri di Archaeopteryx sono conservati all'interno e su lastre di calcare che rivelano solo una parte della loro morfologia. Poiché questi fossili sono tra i più preziosi al mondo, il sondaggio invasivo per rivelare strutture oscurate o interne è quindi altamente sconsigliato. "Fortunatamente, oggi non è più necessario danneggiare preziosi fossili, " afferma il dottor Paul Tafforeau, scienziato della linea di luce presso l'ESRF. "L'eccezionale sensibilità delle tecniche di imaging a raggi X per lo studio di campioni di grandi dimensioni disponibile presso l'ESRF offre informazioni microscopiche innocue sulle ossa fossili e consente ricostruzioni virtuali 3D di straordinaria qualità. Sono in corso aggiornamenti entusiasmanti, compreso un sostanziale miglioramento delle proprietà della nostra sorgente di sincrotrone e una nuovissima linea di luce designata per la tomografia. Questi sviluppi promettono di dare risultati ancora migliori su esemplari molto più grandi in futuro".

I dati di scansione hanno rivelato inaspettatamente che le ossa delle ali di Archaeopteryx, contrariamente al cingolo scapolare, condivideva importanti adattamenti con quelli dei moderni uccelli in volo. "Ci siamo concentrati sulla parte centrale delle ossa del braccio perché sapevamo che quelle sezioni contengono chiari segnali relativi al volo negli uccelli, "dice il dottor Emmanuel de Margerie, CNRS, Francia. "Abbiamo subito notato che le pareti ossee di Archaeopteryx erano molto più sottili di quelle dei dinosauri terrestri, ma assomigliavano molto alle ossa di uccelli convenzionali, " continua l'autore principale Dennis Voeten dell'ESRF. "L'analisi dei dati ha inoltre dimostrato che le ossa di Archaeopteryx sono più vicine a quelle di uccelli come i fagiani che occasionalmente usano il volo attivo per attraversare le barriere o schivare i predatori, ma non a quelli di forme plananti e librate come molti rapaci e alcuni uccelli marini che sono ottimizzati per il volo duraturo."

"Sappiamo che la regione intorno a Solnhofen nella Germania sudorientale era un arcipelago tropicale, e un tale ambiente sembra molto adatto per il salto da un'isola all'altra o il volo di fuga, " osserva il dottor Martin Röper, Archaeopteryx curatore e coautore del rapporto. "Archaeopteryx condivideva i cieli del Giurassico con pterosauri primitivi che alla fine si sarebbero evoluti nei giganteschi pterosauri del Cretaceo. Abbiamo trovato differenze simili nella geometria delle ossa delle ali tra pterosauri primitivi e avanzati come quelle tra uccelli che volano attivamente e voli in volo, " aggiunge Vincent Beyrand dell'ESRF.

Poiché Archaeopteryx rappresenta il più antico membro volante conosciuto del lignaggio avialan che include anche uccelli moderni, questi risultati non solo illustrano aspetti dello stile di vita di Archaeopteryx, ma forniscono anche informazioni sulla prima evoluzione del volo dei dinosauri. "Infatti, ora sappiamo che Archaeopteryx stava già volando attivamente circa 150 milioni di anni fa, il che implica che il volo attivo dei dinosauri si era evoluto anche prima!" afferma il prof. Stanislav Bureš dell'Università Palacký di Olomouc. "Tuttavia, perché Archaeopteryx non aveva gli adattamenti pettorali per volare come gli uccelli moderni, anche il modo in cui ha realizzato il volo a motore deve essere stato diverso. Dovremo tornare ai fossili per rispondere alla domanda su come esattamente questa icona dell'evoluzione bavarese abbia usato le sue ali, " conclude Voeten.

Ora è chiaro che Archaeopteryx è un rappresentante della prima ondata di strategie di volo dei dinosauri che alla fine si estinsero, lasciando solo il moderno volo aviario direttamente osservabile oggi.