Flugfedern sind Meisterwerke der Evolution und helfen Pinguinen beim Schwimmen, Adlern beim Aufsteigen und Kolibris beim Schweben. Jetzt hat die Forschung eines internationalen Teams unter der Leitung von USC-Wissenschaftlern Aufschluss darüber gegeben, wie sich Federn entwickelt und Vögeln geholfen haben, sich über die Welt auszubreiten.
„Wir haben uns immer gefragt, wie Vögel auf so viele verschiedene Arten fliegen können, und wir fanden heraus, dass der Unterschied in den Flugstilen größtenteils auf die Eigenschaften ihrer Flugfedern zurückzuführen ist“, sagte der leitende Forscher Cheng-Ming Chuong. „Wir wollen lernen, wie Flugfedern hergestellt werden, damit wir die Natur besser verstehen und erfahren, wie Prinzipien der biologischen Architektur moderner Technologie zugute kommen können.“
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Chuong stellte ein multidisziplinäres internationales Team zusammen, das aus Experten für Stammzellen, Molekularbiologie, Anatomie, Physik und Bio-Bildgebung bestand, um eine Reihe von Vogelarten mit unterschiedlichen Flugstilen zu untersuchen, darunter Strauße, Spatzen, Adler, Enten, Pinguine und Kolibris .
Sie konzentrierten ihre Aufmerksamkeit auf den zentralen Federschaft und auf die Fahne – die seitlichen Äste, die entlang des Schafts verlaufen und der Feder ihre Form geben – und untersuchten, wie die Evolution die Widerhaken, Grate und Haken geformt hat, die einer Feder helfen, ihre Form zu halten und sich mit benachbarten Federn zu verbinden Federn wie Klettverschluss, um einen Flügel zu bilden.
Bei fliegenden Vögeln stellten sie fest, dass der Schaft dünner, leichter und mit porösen Zellen gefüllt war, die einer Luftpolsterfolie ähnelten und eine leichte, hohle und schwimmfähige Struktur bildeten, um den Flug zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu waren Federn bei flugunfähigen Vögeln einfacher und bestanden aus einem dichten Kortex-Äußeren, das steifer und robuster ist, mit weniger inneren Streben und Zellen, die bei fliegenden Vögeln zu finden sind.
Federn, die in 100 Millionen Jahre altem Bernstein in Myanmar, auch bekannt als Burma, gefunden wurden, hatten Widerhaken, die durch Überlappung eine Federfahne bilden konnten, aber nicht die Häkchen, die wie Klammern wirken, um flauschige Federn in eine enge flache Ebene zu verwandeln Hochleistungsflug, gefunden in modernen Vögeln.
Dies bedeutet, dass gefiederte Dinosaurier und Frühaufsteher zwar eine primitive Fahne bilden konnten, diese aber nicht robust genug war, um den Flug zu unterstützen. Als sich komplexere Merkmale im Flügel entwickelten, wurden die Federschäfte stärker und gleichzeitig leichter, was zur Entwicklung steiferer Federn und robusterer Flügel führte, die den Flug antrieben, um Vögel um die Welt zu tragen.