Kljunovi ptica dolaze u gotovo svim oblicima i veličinama – od kljuna nalik slamci kod kolibrića do oštrog, nožolikog kljuna orla.
Međutim, otkrili smo da ovu nevjerovatnu raznolikost zapravo određuje skriveno matematičko pravilo koje upravlja rastom i oblikom kljunova kod gotovo svih živih ptica.
Štaviše, ovo pravilo opisuje i oblik kljunova kod davno izumrlih predaka ptica – dinosaura. Uzbuđeni smo što možemo podijeliti svoja otkrića, koja su sada objavljena u časopisu iScience.
Posmatranjem kljunova kroz prizmu ovog matematičkog pravila možemo razumjeti kako su se lica ptica i drugih dinosaura razvijala kroz 200 miliona godina. Također možemo otkriti zašto se u rijetkim slučajevima ta pravila mogu i prekršiti.
Kada priroda poštuje pravila
Otkrivanje univerzalnih pravila u biologiji je rijetko i teško – čini se da postoji vrlo malo primjera gdje su fizički zakoni toliko rasprostranjeni među svim organizmima.
Ali kada otkrijemo neko pravilo, ono nam daje snažan način da objasnimo obrasce koje uočavamo u prirodi. Naš tim je ranije otkrio novo biološko pravilo koje objašnjava oblik i rast mnogih šiljatih struktura, uključujući zube, rogove, kopita, školjke i, naravno, kljunove.
To jednostavno matematičko pravilo opisuje kako se širina šiljate strukture, poput kljuna, povećava od vrha ka osnovi. Ovo pravilo smo nazvali "moćni kaskadni zakon" (power cascade).
Nakon tog otkrića, zanimalo nas je kako bi ovaj zakon mogao objasniti oblik kljunova ptica i drugih dinosaura.
Dinosauri su više puta razvijali kljunove
Većina dinosaura, poput Tyrannosaurus rexa, imala je snažnu njušku s oštrim zubima. Međutim, neki dinosauri (poput Ornithomimusa edmontonicusa, nalik emuu) nisu imali zube, već kljunove.
Kod teropoda, grupe dinosaura kojoj je pripadao T. rex, kljunovi su se evolucijski pojavili najmanje šest puta. Svaki put bi zubi nestajali, a njuška bi se s vremenom izduživala i oblikovala u kljun.
Ali samo je jedna od tih nevjerovatnih grupa dinosaura preživjela masovno izumiranje prije 66 miliona godina. Ti preživjeli su danas naše moderne ptice.
Prva ptica slijedi pravilo
Kako bismo istražili pravilo moćne kaskade rasta, analizirali smo 127 vrsta teropoda. Otkrili smo da 95% njihovih kljunova i njuški prati ovo pravilo.
Koristeći najsavremenije evolucione analize i kompjutersko modeliranje, pokazali smo da je praiskonski teropod vjerovatno imao zubatu njušku koja se pridržavala pravila moćne kaskade.
Što je još uzbudljivije, to sugerira da ovo pravilo ne opisuje samo rast teropodskih kljunova i njuški, već možda i njuške svih kičmenjaka: sisara, gmizavaca i riba.