Vliegen wordt vaak aangehaald als een van de meest spectaculaire prestaties van de evolutie, maar een groeiend aantal bewijzen suggereert dat de eerste vleugels niet ontworpen waren voor aerodynamica. In plaats daarvan zijn ze misschien vooral geëvolueerd als visuele hulpmiddelen voor communicatie en jacht.
Zoöloog Piotr Jablonski stelt dat vroege gevleugelde dinosaurussen hun protovleugels gebruikten om prooien te lokken of signalen naar partners te sturen, lang voordat ze van de grond konden komen. Deze theorie daagt de traditionele opvatting uit dat vliegen rechtstreeks is voortgekomen uit de zweef- of looptechniek, en suggereert in plaats daarvan dat visuele signalering de aanvankelijke motor achter de vleugelontwikkeling was.
De hypothese van “Flush Display”.
Het concept kwam voort uit Jablonski’s observaties van moderne vogels in het Amerikaanse Westen. Hij merkte op dat bepaalde soorten plotseling hun vleugels spreidden of hun staartveren uitwaaierden om insecten uit hun schuilplaatsen te laten schrikken – een gedrag dat bekend staat als een ‘flush display’. Zodra de insecten op de vlucht waren, konden de vogels ze gemakkelijk vangen.
Jablonski veronderstelde dat als moderne vogels vleugels voor dit doel gebruiken, hun voorouders uit dinosauriërs dat waarschijnlijk ook deden. Dit idee kreeg terrein onder wetenschappers die de pennaraptorans bestudeerden, een groep kleine, gevederde dinosaurussen die worden beschouwd als nauwe verwanten van moderne vogels.
Waarom deze vleugels niet konden vliegen
Voordat ze gedragstheorieën testten, moesten onderzoekers bevestigen dat deze vroege dinosauriërs fysiek niet in staat waren om te vliegen. Minyoung Son, een paleontoloog van gewervelde dieren aan de Universiteit van Minnesota, wijst op een aantal kritische beperkingen:
- Onvoldoende oppervlakte: De vleugels van pennaraptorans waren te klein om de lift te genereren die nodig is voor de vlucht.
- Gewrichtsbeperkingen: Het bewegingsbereik in hun vleugelgewrichten was beperkt, waardoor het krachtige klapperen dat nodig was voor aerodynamische lift werd voorkomen.
- Veerstructuur: Aerodynamische vlucht vereist asymmetrische veren (waarbij de voorrand smaller is dan de achterrand). Fossiel bewijs suggereert dat pennaraptorans deze specifieke veermorfologie misten.
“Gebaseerd op het fossielenbestand hebben deze dinosauriërs nog niet de aerodynamische veren”, legt Son uit.
Prehistorisch gedrag testen met robots
Om te testen of deze niet-functionele vleugels een ander doel hadden, wendden Jablonski en zijn team zich tot de experimentele paleontologie. Ze bouwden een robotdinosaurus genaamd Robopteryx, gemodelleerd naar Caudipteryx, een pennaraptoran ter grootte van een kalkoen met goed bewaarde fossielen.
De robot was uitgerust met afneembare vleugels om twee scenario’s te simuleren: blote armen versus armen met protovleugels. Jinseok Park, een ornitholoog die nu verbonden is aan het Max Planck Instituut voor Biologische Intelligentie, nam Robopteryx mee naar een natuurgebied in Seoul, Zuid-Korea, om wilde sprinkhanen (Oedaleus infernalis ) te observeren.
Gedurende twee zomers registreerde het team hoe vaak sprinkhanen vluchtten wanneer ze werden geconfronteerd met de ‘flush displays’ van de robot. De resultaten, gepubliceerd in Scientific Reports in 2024, waren duidelijk: de displays waren aanzienlijk effectiever in het opschrikken van insecten als de robot protovleugels had.
Neuraal bewijs van sprinkhanen
Om dieper in te gaan op de mechanismen van dit gedrag, gingen de onderzoekers verder dan fysieke robots en gingen ze over op computersimulaties. Ze maakten geanimeerde clips van Caudipteryx die zijn vleugels opklapte en lieten deze zien aan gedomesticeerde sprinkhanen.
Het onderzoek maakte gebruik van een invasieve maar nauwkeurige methode: elektroden werden bevestigd aan de zenuwkoorden en buikspieren van de sprinkhanen om de neurale activiteit in realtime te registreren. Uit de gegevens, die in april 2024 op bioRxiv werden geplaatst, bleek dat sprinkhanen een sterkere neurale reactie hadden op de beweging van protovleugels dan op blote ledematen. Dit bevestigt dat de visuele stimulus van de gevleugelde vertoning waarschijnlijker een ontsnappingsreactie bij prooien zal veroorzaken.
Implicaties voor de evolutionaire biologie
Hoewel de studie niet definitief bewijst dat pennaraptorans in het wild flush displays gebruikten, toont het wel aan dat dergelijk gedrag biomechanisch en visueel plausibel is. Corwin Sullivan, een paleontoloog aan de Universiteit van Alberta, merkt op dat de bevindingen de hypothese “elegant en overtuigend” ondersteunen.
Bovendien benadrukt Sullivan dat meerdere functies naast elkaar kunnen bestaan. Zelfs als proto-vleugels bij de jacht zouden worden gebruikt, hadden ze tegelijkertijd andere doeleinden kunnen dienen, zoals verkeringsvertoningen om partners aan te trekken. Deze multifunctionaliteit is gebruikelijk in de evolutiebiologie, waar een eigenschap voor het ene doel kan ontstaan en later voor een ander doel kan worden gecoöpteerd.
Conclusie
De evolutie van het vliegen is misschien niet begonnen met de behoefte om te vliegen, maar met de behoefte om gezien te worden. Door vleugels te gebruiken om prooien te laten schrikken of partners aan te trekken, legden vroege dinosauriërs de basis voor structuren die uiteindelijk de hemel zouden veroveren. Dit onderzoek benadrukt hoe gedragsexperimenten de kloof kunnen overbruggen tussen statische fossielen en de dynamische levens van uitgestorven dieren.
