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Dinosaurier trugen Federn, lange bevor sie das Fliegen lernten. Forscher haben diesem Wissen nun ein weiteres Detail hinzugefügt: Das Gefieder wurde bunter, bevor sich die Tiere in die Lüfte erhoben. Darauf lassen Pigmentstrukturen schliessen.
Dass die Vögel aus einer Gruppe der Dinosaurier hervorgegangen sind, gehört mittlerweile zum Allgemeinwissen. Paläontologen wussten auch, dass die Ahnen der Vögel schon Federn besassen, bevor sie fliegen konnten. Neue Forschungen zeigen nun, dass diese Reptilien ein bunteres Gefieder entwickelten, bevor sie flugfähig wurden.
Das berichten Wissenschaftler nach der Untersuchung der Pigmentkörperchen unter anderem in den Pigmentzellen der Maniraptora – der Gruppe von Dinosauriern, aus denen die Vögel hervorgingen. Der erweiterten Farbenvielfalt liege vermutlich eine physiologische Veränderung zugrunde, die auch den Energiestoffwechsel der Tiere beeinflusst habe, schreiben die Forscher im Fachblatt «Nature».
Julia Clarke von der University of Texas in Austin und ihre Mitarbeiter hatten die Form der Pigmentkörperchen in zahlreichen lebenden Tieren wie Vögeln, Säugetieren und Reptilien sowie bei ausgestorbenen Vertretern von Eidechsen, Schildkröten, Dinosauriern und Flugsauriern untersucht. Die Pigmentkörperchen, auch Melanosomen genannt, sind im Inneren der Pigmentzellen zu finden. In ihnen lagert Melanin, das eine Färbung von Haut, Federn oder Haaren bewirkt.
Aus früheren Untersuchungen ist bekannt, dass sich bei Vögeln von der Form der Melanosomen auf die Farbe der Federn schliessen lässt. Einige Wissenschaftler hatten diesen Zusammenhang zugrunde gelegt, um etwas über die Färbung von Dinosauriern herauszufinden. Seit wann es diesen Zusammenhang gibt, ob er mit der Entstehung moderner Federn oder auch bei anderen Strukturen wie Haaren oder federähnlichen Hautanhängen entstand, sei aber bisher nicht untersucht, schreiben die Forscher um Clarke.
Sie fanden nun heraus, dass bei den Maniraptora die Formenvielfalt der Melanosomen erheblich anstieg, und zwar nahe dem Zeitpunkt, an dem auch die modernen Federn entstanden. Das sind die typischen Vogelfedern mit einem Schaft und verzweigten Seitenästen. Auch die Entwicklung von Haaren bei Säugetieren ging mit einem solchen Anstieg der Melanosomen-Vielfalt einher.
Bei beiden Gruppen lässt sich anhand der Form der Melanosomen auf die Farbe der Federn beziehungsweise der Haare schliessen, berichten die Forscher weiter. Bei heute lebenden Schildkröten oder Krokodilen und bei anderen Dinosaurier-Gruppen fanden sie hingegen keinen Zusammenhang zwischen Form und Farbe.
Schildkröten, Echsen und Krokodile sind Kaltblüter, während Säugetiere und Vögel Warmblüter sind. Da manche Gene, die an der Steuerung der Melanineinlagerung beteiligt sind, auch mit anderen Prozessen wie Nahrungsmittelaufnahme und Fortpflanzung zu tun haben, könnte die Explosion der Formenvielfalt bei den Melanosomen auch mit physiologischen Veränderungen korrelieren.
«Nur bei heute lebenden, warmblütigen Wirbeltieren, die eine höhere Stoffwechselrate entwickelt haben, beobachten wir diese Formenvielfalt der Melanosome, die wir auch bei gefiederten Dinosauriern antreffen», sagte Matthew Shawkey von der University of Akron, ein Mitautor der Studie. (dhr/sda)