Už nikdy ptačí mozky - Vývoj mozkové kůry a inteligence moderního ptactva

Naštěstí pro moderní paleontologii, vědecký svět i lacikou veřejnost jsou dnes neptačí i ptačí dinosauři (Dinosauria) vnímáni jako evolučně velmi úspěšná, dynamická a agilní skupina obratlovců, kteří prosperují po dobu více než 235 milionů let na všech kontinentech. Většina z nás patrně ví, že přes některé výjimky byli po většinu svého času neptačí dinosauři považováni za tupé a nepřizpůsobivé tvory a do spojitosti s ptáky (Aves) se tato skupina uváděla pouze ve vzdáleném příbuzenském svazku. Až na Richarda Owena, Thomase Henryho Huxleye a některé další viktoriánské vědce se k názoru, že ptáci jsou evoluční potomci neptačích dinosaurů vrátila věda až na konci 60. let při vypuknutí "dinosauří renesance" a názorech Johna Ostroma při popisu rodu Deinonychus. Dnes víme, že ptáci jsou nesporně zástupci další vývojové linie dinosaurů a z tohoto hlediska už jsou dnes vědeckou majoritou považováni za žijící zástupce tohoto kladu, ačkoliv menší část paleontologů jako Alan Feduccia s tímto názorem nesouhlasí. Tento příspěvek je věnován studii, na které se podílelo poměrně velké množství odborníků zabývajících se evolucí neptačích dinosaurů a také jejich tělesnými proporcemi během tohoto vývoje,. V tomto případě se zaměřila na vývoj mozku u neptačích i ptačích dinosaurů.

Svrchnojurský teropod s iridiscenčními pery, anchiornitid (Anchiornithidae) druhu Caihong juji, patří mezi druhy, u kterých byl pravděpodobně mozek a jejich inteligence vyšší než u sauropodů (Sauropoda) nebo většiny jiných teropodů (Theropoda). Jako takový ale nemusel být vývoj kognitivných mozkových funkcí podmíněn pouze u teropodů a mezi neptačími dinosaury více rozšířen, jeho výrazné projevy byly ale vázány především na evoluční linii vedoucí k ptákům, ke které Caihong také patrně náležel. Kredit: převzato z webu Sci-News

Neptačí dinosauři představují extrémy živočišného světa v bezpočtu kategorií, kde představují největší suchozemské dravé i herbivorní obratlovce, nejvyšší živočichy vůbec, terestrické organismy s největšími orgány nebo jednotlivými částmi těla a také jedny z nejúspěšnějších vývojových linií obratlovců vůbec. Těchto nepopiratelných kvalit, přestože zdaleka ne ve stejném rozsahu, jak je známe dnes, si byli vědomi už autoři a věhlasní paleontologové nebo biologové od konce 19. století. Některé jejich kvality ovšem nebyly pochopeny, většinou vinou tehdejších technologií nebo zpátečnického postoje k dinosaurům jako takovým, a proto jim byla například přisuzována dvě mozková centra jednoduše kvůli obrovské velikosti jejich těl (v tomto případě šlo modelové případy na rodech Brachiosaurus nebo Stegosaurus) a relativně malé velikosti mozku v lebce. Dnes víme, že žádný neptačí dinosaurus tzv. druhý mozek nevlastnil a v případě zmíněných rodů šlo o glykogenové tělísko jako u dnešních ptáků.

Konzervativní představy o neptačích dinosaurech z první poloviny minulého století naštěstí nepřetrvaly a dnes víme, že tito živočichové dokázali alespoň v případě většiny, mimo obrovitých, obrněných nebo jinak "výstředně" stavěných herbivorů a omnivorů, být rychlí kvůli aktivnímu metabolismu a nervovému systému. Všechny druhy, opět až na některé výjimky, měly rychlé reflexy a patrně dobře rozvinutý mozek, přestože se na akademické úrovni o inteligenci zástupců tohoto kladu stále debatuje. Rozhodujícím argumentem už ale není ani tak velikost samotného mozku jako jeho zvrásnění, které se ovšem ve fosilním záznamu může zachovat opravdu velmi vzácně.

Ve studii představené v tomto příspěvku, na které se podílelo 37 autorů z celého světa a byli mezi nimi i autority jako Daniel Ksepka, Paul Sereno nebo Lawrence Witmer, se paleontologové zaměřili na porovnávání velikosti, tvaru a vývoje mozku v rámci evoluční linie vedoucí od neptačích teropodů k těm ptačím. Výzkum se týkal také nejen teropodů (Theropoda), značně bazálních druhů ptáků, jako byl Archaeopteryx litographica, ale zcela moderních zástupců jako byla alka velká (Pinguinus impennis), moa (Dinornithiformes) nebo holubi (Columbidae).

K výzkumu mozkoven a tedy přibližné velikosti mozku u referovaných taxonů byly přirozeně použity zobrazovací techniky jako CT skeny a také přibližné odhady velikosti a tvaru orgánu na základě dat získaných z fosilií. V tomto ohledu jsme ještě stále limitováni zachováním fosilií, ale pro výzkum neměla tato překážka významný dopad. Na základě srovnání skenů mozku se pak vědecká skupina zaměřila na výzkum alometrie během evoluce referovaných taxonů.

Studie na úvod přichází se zajímavým zhodnocením kapacity mozkoven dinosaurů, ptačích i neptačích, těsně před koncem křídy a velkým vymíráním na jejím konci. Autoři poznamenávají, že oba klady, navzdory tomu, že tímto stylem jsou neptačí dinosauři klad parafyletický, měly v tuto dobu podobnou relativní velikost mozku a to patrně vzhledem k jejich tělu. Naznačuje to, že obě skupiny, přinejmenším neptačí dinosauři, nebyli k vývoji větší mozkové kůry podněcováni konkurencí od jiných skupin a pouze v případě ptáků mohlo jít o vzájemné sdílení nik s některými druhy ptakoještěrů (Pterosauria).

Tímto se ovšem nedá říct, že by neptačí druhy dinosaurů nebyly podněcovány k vývoji velkého mozku a vyvinuté nervové soustavy (stačí uvést čeledi Dromaeosauridae a Troodontidae), pouze to, že vývoj většího mozku nebyl podnícen konkurencí v rámci jiné skupiny suchozemských obratlovců. Do tohoto detailu znění studie ovšem nezachází, jde pouze o přípomínku.

Po vymírání na rozhraní křídy a paleogénu se ale rapidním tempem změnil poměr velikosti těla a mozku u ptáků, autoři uvádějí, že patrně šlo o důsledky evoluční radiace pro zaplnění míst po vyhynulých druzích ze svrchní křídy. Podle již zmíněného Daniela Ksepky, hlavního autora studie z Bruceova muzea v Connecticutu, se jako překvapivý ukázal vývoj poměrně malých velikostí jako hlavní faktor evoluce ptáků s velkým mozkem. Dále uvádí, že množství evolučně úspěšných čeledí se změnšilo úměrně se zvětšením jejich mozku, který ale sám osobě byl velikostně podobný jejich předkům o větší tělesné velikosti.

Dobrým příkladem tohoto příměru, který je ve studii uveden také, se opírá o současné ptáky emu (Dromaius sp.) a již zmíněné holuby ve srovnání s teropodními dinosaury. Srovnání mozků, jejich velikosti, u obou skupin předložilo, že jejich velikost by u dinosaurů stejné velikosti těla byla stejná nebo přinejmenším velmi podobná. Naopak se zdá, že některé druhy jako zmíněný moa měly mozky menší, než dinosauři stejné velikosti, což paleontology překvapilo. Vývoj velikosti mozku u neptačích i ptačích dinosaurů tedy patrně nesl ve většině případů výše zmíněnou charakteristiku, ale existovaly a stále existují určité výjimky.

Autoři za ně označují moderní papoušky (Psittaciformes) a krkavcovité (Corvidae), coby nejinteligentnější ptáky vůbec a jedny z nejinteligentnějších současných živočichů. Víme, že tito ptáci mají abstraktní myšlení, dokáží se naučit řeč, existuje u nich velmi rozvinuté kognitivní schopnosti a celkově se podle posledních výzkumů jejich inteligence dá srovnat s tou, kterou vlastní pouze vyšší primáti (Primates). Jak autoři uvádějí, tyto druhy jsou cosi jako hominini (Homininae) ve světě ptactva, protože si vyvinuli opravdu velký a vyvinutý mozek se vzrůstajícími tělesnými rozměry. Právě z tohoto důvodu vybočují. Vědci také vtipně poznamenali, že se rčení "ptačí mozek" stává spíše komplimentem než urážkou.

V dalším bodě studie pokračuje zcela logickou argumentací - mozky "vyspělých" maniraptorů (Maniraptora) a "primitivních" ptáků (Avialae), tedy vývojových větví mezi ptáky a jejich neptačími předky, jsou podobné do té míry, že s jistotou není poznat, kdy se začala morfologie mozku měnit.

Studie přináší tedy poměrně zajímavý pohled na vývoj mozku u neptačích dinosaurů a jejich přímých evolučních potomků. Vedle toho navíc opět dokazuje, že předci ptáků jsou dinosauři a pro jakoukoliv jinou teorii chybí prokazatelné důkazy (kupříkladu pro teorii o vývoji ptactva z nedinosauřích archosaurů (Archosauria)), a také vypořádání se ptáků s velkým vymíráním na konci druhohorní éry.