Studie av gammal "Elephant Bird" Brain avslöjar ledtrådar om gammal Madagaskar

Vad människor inte vet om den massiva elefantfågeln kunde fylla en bok. Och även vad vi vet kan behöva någon seriös revision.

Ny information publicerad i Förlopp av Royal Society B tar det lilla vi vet och vrider det på huvudet. Den fossila skivan har redan fastställt att dessa utdöda varelser var 10 meter långa och levde tillsammans med människor. Nu vet vi att de gjorde allt det medan de var praktiskt blinda och levde i mörkret.

Enligt en återuppbyggnadsstudie från hjärnan publicerad tisdag är det rättvist att säga att den jätteelefantfågeln inte var så annorlunda än den levande 18-tums kiwifågeln. Kiwi är elefantfågelns närmaste levande släkting, och den är också flyfri, nästan blind och nattlig. Det handlar om var likheten slutar - men bara att veta likheten fyller i ett avgörande gap i kunskap.

"De är verkligen galna varelser"

Chris Torres, en doktorand kandidat vid University of Texas i Austin och huvudförfattare till denna studie, berättar Omvänd att medan dessa fåglar bara dödades under det senaste årtusendet och sameksisterades med människor på Madagaskar i över 9000 år har deras biologi varit dåligt förstådd.

"De är verkligen galna varelser," säger Torres. "Att studera elefantfågelbiologi är avgörande för att hjälpa oss att förstå saker som hur livet var för gigantiska fåglar som inte finns kvar längre, vad det gamla malagasiska ekosystemet var, och utvecklingen av den större gruppen som innehåller elefantfåglar och strutsar, kiwi och släktingar."

Även inom familjen känd som elefantfåglar var det betydande mångfald: tre släktingar av elefantfågel, som består av fyra olika arter av jättefåglarna. Genom att använda CT-imaging data av elefantfågelskalle, rekonstruerade forskarna digitalt hjärnorna till två av dessa arter, Aepryonis maximus och Aepryonis hildebrandti. Sedan jämförde de dessa rekonstruktioner, kallade endokaster, till andra endokaster baserade på skallen av nära släktingar till elefantfågeln, som kiwifågeln.

Fågelskalle är lite annorlunda för människor - deras benformiga struktur är lindad hårt runt hjärnan, och varje kurva och sväng motsvarar en annan hjärnstruktur. På grund av denna naturens natur kunde Torres och hans kollegor bestämma att elefantfåglarna var ganska små.

Detta var förvånande för forskarna eftersom optikloben är en av de viktigaste regionerna i en fågelns hjärna för att bearbeta visuell ingång. Ingen hade någonsin misstänkt att elefantfåglar var nattliga, men här var en liten optisk lob; en indikator på att denna 1000-pund varelse var något som gamla människor skulle ha stött på i mörkret av urskogar.

"Vi märkte att bland levande fåglar var optiklober bara små i arter som är både flyglösa och nattliga, som kiwi och kakapo", säger Torres. "Således föreställer vi att elefantfåglar, som var väldigt uppenbarligen flyktiga, var också nattliga."

Men en liten optisk lobe föreslår inte bara att dessa fåglar var nattliga - det indikerar också att de kan ha varit blinda. Optikloben är en yttre egenskap hos hjärnan som spelar en viktig roll i den tektofugala visuella vägen, den dominerande av de två stora visuella vägarna hos fåglar. Som Torres noterade är den extrema minskningen av optiska lobber något som bara ses i nattliga, flyglösa fåglar som kiwi och kakapo. Nattfåglar som flyger under tiden har ett mycket känsligt visuellt system som gör det möjligt för dem att navigera i svagt ljus.

Det är meningsfullt - om du är en uggla som flyger genom skogen, måste du kunna se. Flightless fåglar på öar behöver dock inte nödvändigtvis se eftersom miljöelement har drivit en alternativ utveckling där andra sinnen har prioriterats. År 2017 fann forskare att vissa kiwifåglar inte bara är delvis blinda, de är helt blind, och de verkar vara helt bra. De överlever genom att använda sina sinnen av beröring, lukt och hörsel - något som elefantfågeln kanske har gjort också.

Frågan som återstår är detta: Vilka miljöelement körde elefantfågeln att vara blind och nattlig? En nattlig livsstil är normalt ett evolutionärt svar som händer när det är för farligt att komma ut under dagen eller när det du vill äta bara kommer ut på natten. Men konstigt nog var elefantfåglarna växtätare utan naturliga rovdjur. Torres säger att forskare inte har fastställt svaret ännu, men han spekulerar på att minst två faktorer kan vara i spel.

"För det första, elefantfåglar ärvde förmodligen någon grad av nattlighet från förfaderna som de delade med kiwi," förklarar han. "För det andra kan konkurrensen mellan arter ha orsakat vissa arter att fortsätta längre ner under den nattliga evolutionära vägen än andra."

Elefantfåglar kan också ha åberopat sina nattliga liv för att undvika den svåra frågan om människor. Torres säger att medan denna förklaring är mindre trolig att de andra är det fortfarande möjligt att vara nattlig åtminstone hjälpt dem att undvika jägarna för en livräddande stavning.

Abstrakt:

De nyligen utdöda malagasiska elefantfåglarna (Palaeognathae, Aepyornithiformes) inkluderade de största fåglarna som någonsin levt. Elephant bird neuroanatomy är understudied men kan kasta ljus på livsstilen för dessa gåtfulla fåglar. Paleoneurologiska studier kan ge ledtrådar till ekologier och beteenden hos utdöda fåglar eftersom aviär hjärnform är korrelerad med neurologisk funktion. Vi rekonstruerar digitala endokaster av två elefantfåglar, Aepyornis maximus och * A. hildebrandti, och jämföra dem med representanter för alla större existerande och nyligen utdöda palaeognath linjer. Bland palaeognaths finner vi stora olfaktoriska glödlampor i taxa som i allmänhet upptar skogsklädda miljöer där visuella signaler som används vid foderhantering sannolikt kommer att vara begränsade. Vi upptäckte variationen i olfaktorisk bulbstorlek bland elefantfåglar, vilket möjligen indikerar interspecifika variationer i livsmiljöer. Elefantfåglar uppvisade extremt reducerade optiska lobber, ett tillstånd som också observerades i den nattliga kiwi. Kiwi, syster taxon av elefantfåglar, har effektivt ersatt sina visuella system med hyperutvecklade olfaktoriska, somatosensoriska och auditiva system som är användbara för foder. Vi tolkar dessa resultat som bevis för nattliv bland elefantfåglar. Visionen var sannolikt avfasad i förfader till elefantfåglar och kiwi. Dessa resultat visar en tidigare oreporterad trend mot minskad visuell kapacitet som uppenbarligen exklusiv för flightless, nattliga taxa endemiska till rovdjur-depauperate öar.