Durante il tardo Cretaceo, più di 65 milioni di anni fa, uccelli appartenenti a centinaia di specie diverse svolazzavano intorno ai dinosauri e attraverso le foreste così abbondantemente come oggi svolazzano nei nostri boschi e campi.

Ma dopo il cataclisma che ha spazzato via la maggior parte dei dinosauri, è rimasto solo un gruppo di uccelli:gli antenati degli uccelli che vediamo oggi. Perché una sola famiglia è sopravvissuta all'estinzione di massa?

Un fossile appena descritto di uno di quei gruppi di uccelli estinti, cugini degli uccelli di oggi, approfondisce quel mistero.

Il fossile di 75 milioni di anni, da un uccello delle dimensioni di un avvoltoio collorosso, è lo scheletro più completo scoperto in Nord America di quelli che vengono chiamati enantiorniti (pronunciato en-an-tea-o'-neth-eens), o uccelli opposti. Scoperto nell'area Grand Staircase-Escalante dello Utah nel 1992 dall'Università della California, Berkeley, paleontologo Howard Hutchison, il fossile giaceva relativamente intatto nel Museo di Paleontologia dell'Università della California a Berkeley fino a quando la studentessa di dottorato Jessie Atterholt ne venne a conoscenza nel 2009 e chiese di studiarlo.

Atterholt e Hutchison hanno collaborato con Jingmai O'Conner, il massimo esperto di enantiornitine, per eseguire un'analisi dettagliata del fossile. Sulla base del loro studio, le enantiornitine nel tardo Cretaceo erano gli eguali aerodinamici degli antenati degli uccelli odierni, in grado di volare forte e agile.

"Sappiamo che gli uccelli del primo Cretaceo, circa 115-130 milioni di anni fa, erano in grado di volare ma probabilmente non erano così adatti a questo come gli uccelli moderni, " disse Atterholt, che ora è assistente professore e istruttore di anatomia umana presso la Western University of Health Sciences di Pomona, California. "Ciò che questo nuovo fossile mostra è che le enantiornitine, sebbene totalmente separato dagli uccelli moderni, evoluto alcuni degli stessi adattamenti per altamente raffinato, stili di volo avanzati."

Lo sterno o lo sterno del fossile, dove si attaccano i muscoli del volo, è più profondo di altre enantiornitine, implicando un muscolo più grande e un volo più forte più simile agli uccelli moderni. Il quadrilatero è più a forma di V, come la forcella degli uccelli moderni e diversamente dalla forcella a forma di U dei precedenti uccelli e dei loro antenati dinosauri. La forcella o la forcella è flessibile e immagazzina l'energia rilasciata durante il colpo d'ala.

Se le enantiornitine nel tardo Cretaceo erano avanzate quanto gli uccelli moderni, però, perché si sono estinti con i dinosauri mentre gli antenati degli uccelli moderni no?

"Questo particolare uccello ha circa 75 milioni di anni, circa 10 milioni di anni prima della morte, " Ha detto Atterholt. "Una delle cose veramente interessanti e misteriose sugli enantiorniti è che li troviamo in tutto il Cretaceo, per circa 100 milioni di anni di esistenza, e hanno avuto molto successo. Troviamo i loro fossili in ogni continente, tutto il mondo, e i loro fossili sono molto, molto comune, in molte aree più comuni del gruppo che ha portato agli uccelli moderni. Eppure gli uccelli moderni sono sopravvissuti all'estinzione mentre le enantiornitine si estinguono".

Un'ipotesi recentemente proposta sostiene che gli enantiorniti erano principalmente abitanti delle foreste, così che quando le foreste andarono in fumo dopo l'impatto con l'asteroide che segnò la fine del Cretaceo - e la fine dei dinosauri non aviari - anche le enantiornitine scomparvero. Molte enantiornitine hanno forti artigli ricurvi ideali per appollaiarsi e magari arrampicarsi, lei disse.

"Penso che sia un'ipotesi davvero interessante e la migliore spiegazione che ho sentito finora, " ha detto Atterholt. "Ma dobbiamo fare studi davvero rigorosi sull'ecologia delle enantiornitine, perché in questo momento quella parte del puzzle è un po' agitata".

Atterholt, Hutchison e O'Connor, che è all'Istituto di Paleontologia dei Vertebrati e Paleoantropologia di Pechino, Cina, ha pubblicato un'analisi del fossile oggi sulla rivista ad accesso libero PeerJ .

I dinosauri teropodi si sono evoluti in uccelli

Tutti gli uccelli si sono evoluti da teropodi piumati, i dinosauri a due zampe come T. rex, a partire da circa 150 milioni di anni fa, e sviluppato in molti lignaggi nel Cretaceo, tra 146 e 65 milioni di anni fa.

Hutchison ha detto di essersi imbattuto nell'erosione fossile dal terreno negli aspri calanchi della formazione Kaiparowits nel monumento nazionale Grand Staircase-Escalante nella contea di Garfield, Utah, appena all'interno del confine del monumento recentemente ridotto. Avendo trovato fossili di uccelli in precedenza, lo riconobbe come un'enantiornitina del tardo Cretaceo, e uno raro a quello. La maggior parte degli uccelli delle Americhe sono del tardo Cretaceo (100-66 milioni di anni fa) e sono conosciuti solo da un singolo osso del piede, spesso il metatarso. Questo fossile era quasi completo, manca solo la sua testa.

"Nel 1992, Cercavo principalmente tartarughe, "Ha detto Hutchison. "Ma raccolgo tutto perché sono interessato alla fauna totale. Gli altri animali con cui si incontrano mi dicono di più sull'habitat".

Secondo Hutchison, l'area in cui è stato trovato il fossile risale a tra 77 e 75 milioni di anni fa ed era probabilmente un delta maggiore, come il delta del fiume Mississippi, tropicale e boscosa con tanti dinosauri ma anche coccodrilli, alligatori, tartarughe e pesci.

A differenza della maggior parte dei fossili di uccelli trovati fuori dall'America, in particolare quelli dalla Cina, il fossile non è stato schiacciato. Il classico uccello del primo Cretaceo, Archaeopteryx, fu spianato nell'arenaria, che conservava una bella panoplia di piume e la disposizione scheletrica. enantiornitine cinesi, principalmente dal primo Cretaceo, sono ugualmente belli e schiacciati più piatti di una frittella.

"Da una parte, è fantastico:ottieni lo scheletro completo per la maggior parte del tempo, si ottiene la conservazione dei tessuti molli, comprese le piume. Ma significa anche che tutto è schiacciato e deformato, " ha detto. "Non che i nostri fossili abbiano una deformazione zero, ma nel complesso la maggior parte delle ossa ha una conservazione tridimensionale davvero bella, e proprio davvero, dettaglio davvero eccezionale. Vediamo luoghi in cui muscoli e tendini si attaccavano, tutti i tipi di cose interessanti per gli anatomisti."

Una volta che Hutchison preparò i fossili e li collocò nella collezione del Museo di Paleontologia dell'UC, hanno attirato l'attenzione di alcuni paleontologi in erba e affermati, ma nessuno ha completato un'analisi.

"La roba è leggendaria. Le persone nella comunità di paleontologia dei vertebrati hanno saputo di questa cosa da sempre, ed è successo che tutti quelli che presumibilmente ci stavano lavorando sono stati troppo occupati ed è caduto nel dimenticatoio e non è mai successo, " Ha detto Atterholt. "Sono stato onorato e incredibilmente eccitato quando Howard ha detto che potevo accettare il progetto. Ero al settimo cielo."

La sua analisi ha mostrato che dal tardo Cretaceo, enantiornithines had evolved advanced adaptations for flying independent of today's birds. Infatti, they looked quite similar to modern birds:they were fully feathered and flew by flapping their wings like modern birds. The fossilized bird probably had teeth in the front of its beak and claws on its wings as well as feet. Some enantiornithines had prominent tail feathers that may have differed between male and female and been used for sexual display.

"It is quite likely that, if you saw one in real life and just glanced at it, you wouldn't be able to distinguish it from a modern bird, " Atterholt said.

This fossil bird is also among the largest North American birds from the Cretaceous; most were the size of chickadees or crows.

"What is most exciting, però, are large patches on the forearm bones. These rough patches are quill knobs, and in modern birds they anchor the wing feathers to the skeleton to help strengthen them for active flight. This is the first discovery of quill knobs in any enantiornithine bird, which tells us that it was a very strong flier."

Atterholt and her colleagues named the species Mirarce eatoni (meer-ark'-ee ee-tow'-nee). Mirarce combines the Latin word for wonderful, which pays homage to "the incredible, detailed, three-dimensional preservation of the fossil, " she said, with the mythical Greek character Arce, the winged messenger of the Titans. The species name honors Jeffrey Eaton, a paleontologist who for decades has worked on fossils from the Kaiparowits Formation. Eaton first enticed Hutchison to the area in search of turtles, and they were the first to report fossils from the area some 30 years ago.

Thousands of such fossils from the rocks of the Kaiparowits Formation, many of them dinosaurs, contributed to the establishment of the Grand Staircase-Escalante National Monument in 1996.

"This area contains one of the best Cretaceous fossil records in the entire world, underscoring the critical importance of protecting and preserving these parts of our natural heritage, " Atterholt said. "Reducing the size of the protected area puts some of our nation's most valuable natural and scientific resources at risk."