Sebuah kelompok riset yang dipimpin oleh seorang ahli biologi evolusi di Johns Hopkins Medicine melaporkan bahwa reptil raksasa yang hidup sekitar 220 juta tahun yang lalu mungkin telah mengembangkan kemampuan untuk terbang sejak awal sejarah evolusi mereka. Hal ini berbeda dengan nenek moyang burung modern, yang diperkirakan mencapai kemampuan terbang secara lebih lambat dan dengan otak yang lebih besar dan kompleks.
Rincian investigasi tersebut, yang mengandalkan metode pencitraan canggih untuk memeriksa rongga otak bagian dalam fosil pterosaurus dan menerima dukungan sebagian dari National Science Foundation, muncul pada 26 November di Current Biology.
Menurut Matteo Fabbri, Ph.D., asisten profesor anatomi fungsional dan evolusi di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins, hasil penelitian ini memperkuat gagasan bahwa pembesaran otak yang terlihat pada burung dan kemungkinan juga pada nenek moyangnya bukanlah penyebab pterosaurus mampu terbang.
“Studi kami menunjukkan bahwa pterosaurus mengembangkan kemampuan terbang sejak awal keberadaan mereka dan bahwa mereka melakukannya dengan otak yang lebih kecil, mirip dengan dinosaurus sejati yang tidak bisa terbang,” kata Fabbri.
Pesawat Raksasa dengan Struktur Otak yang Mengejutkan
Fabbri menggambarkan pterosaurus sebagai predator udara yang kuat dari era dinosaurus, yang mampu mencapai berat 500 pon pada beberapa spesies dan membentang hingga 30 kaki di sepanjang sayapnya. Pterosaurus diakui sebagai yang paling awal dari tiga garis keturunan vertebrata utama (selain burung dan kelelawar) yang akhirnya mencapai kemampuan terbang sendiri.
Untuk menyelidiki bagaimana pterosaurus memperoleh kemampuan ini dan apakah jalur evolusi mereka berbeda dari burung dan kelelawar, tim tersebut meneliti sejarah evolusi reptil tersebut. Mereka mengamati dengan cermat perubahan bentuk dan ukuran otak dari waktu ke waktu dan berfokus pada lobus optik, wilayah yang terlibat dalam penglihatan yang telah dikaitkan dengan kemampuan terbang.
Pemindaian CT Mengungkap Petunjuk dari Kerabat Awal
Dengan menggunakan pencitraan CT dan perangkat lunak khusus yang memungkinkan mereka untuk memodelkan secara digital struktur sistem saraf yang telah menjadi fosil, para peneliti berkonsentrasi pada kerabat terdekat pterosaurus yang diketahui. Hewan ini, lagerpetid yang tidak bisa terbang dan memanjat pohon, pertama kali diidentifikasi oleh para ilmuwan pada tahun 2016 dan hidup selama periode Trias antara 242 dan 212 juta tahun yang lalu. Pada tahun 2020, tim lain mengkonfirmasi hubungan evolusi dekat lagerpetid dengan pterosaurus.
“Otak lagerpetid sudah menunjukkan fitur yang terkait dengan peningkatan penglihatan, termasuk lobus optik yang membesar, sebuah adaptasi yang mungkin kemudian membantu kerabat pterosaurus mereka untuk terbang,” kata penulis utama Mario Bronzati, seorang peneliti di Universitas Tübingen, Jerman.
Fabbri mencatat bahwa pterosaurus juga memiliki lobus optik yang membesar. Namun, di luar ciri ini, ia menjelaskan bahwa bentuk dan ukuran otak mereka sangat berbeda dari lagerpetid.
“Beberapa kesamaan menunjukkan bahwa pterosaurus terbang, yang muncul segera setelah lagerpetid, kemungkinan besar memperoleh kemampuan terbang secara tiba-tiba pada awal kemunculannya,” kata Fabbri. “Pada dasarnya, otak pterosaurus dengan cepat berubah dan memperoleh semua yang mereka butuhkan untuk terbang sejak awal.”
Perbandingan Penerbangan Pterosaurus dan Burung
Sebaliknya, burung modern diperkirakan telah mengembangkan kemampuan terbang melalui proses yang lebih bertahap. Mereka tampaknya mewarisi beberapa ciri utama, termasuk perluasan serebrum, serebelum, dan lobus optik, dari kerabat sebelumnya sebelum lebih lanjut mengadaptasi wilayah-wilayah ini untuk terbang, kata Fabbri. Dukungan untuk model bertahap ini berasal dari penelitian tahun 2024 dari laboratorium Amy Balanoff, Ph.D., asisten profesor anatomi fungsional dan evolusi di Johns Hopkins Medicine, yang menyoroti pentingnya perluasan serebelum dalam asal usul kemampuan terbang burung. Serebelum terletak di bagian belakang otak dan membantu mengatur koordinasi otot dan fungsi lainnya.
“Informasi apa pun yang dapat mengisi celah dari apa yang belum kita ketahui tentang otak dinosaurus dan burung sangat penting dalam memahami evolusi penerbangan dan neurosensorik dalam garis keturunan pterosaurus dan burung,” kata Balanoff.
Wawasan dari Otak yang Memfosil di Berbagai Spesies
Tim tersebut juga memeriksa rongga otak dari crococdylian (nenek moyang buaya) dan burung purba yang telah punah, membandingkan struktur ini dengan struktur pterosaurus.
Analisis mereka menunjukkan bahwa pterosaurus memiliki belahan otak yang agak membesar, sebuah ciri yang sebanding dengan kelompok dinosaurus lainnya. Ini termasuk troodontid berkaki dua yang mirip burung yang hidup antara periode Jura Akhir dan Kapur Akhir dari 163 hingga 66 juta tahun yang lalu, serta Archaeopteryx lithographica, burung tertua yang diketahui yang hidup antara 150,8 dan 125,45 juta tahun yang lalu. Spesies prasejarah ini sangat berbeda dari burung modern, yang memiliki rongga otak yang jauh lebih besar.
Menatap Masa Depan Penelitian
Fabbri mengatakan bahwa kemajuan di masa depan akan bergantung pada pemahaman bagaimana struktur internal otak, bukan hanya ukuran dan bentuknya, memungkinkan pterosaurus untuk terbang. Dia menjelaskan bahwa ini akan sangat penting untuk mengungkap prinsip-prinsip biologis yang lebih luas yang mengatur evolusi penerbangan.
Dukungan pendanaan untuk penelitian ini disediakan oleh Alexander von Humboldt Foundation, Pemerintah Federal Brasil, The Paleontological Society, Agencia Nacional de Promoción Científica y Técnica, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, European Union NextGeneration EU/PRTR, National Science Foundation (NSF DEB 1754596, NSF IOB-0517257, IOS-1050154, IOS-1456503), dan Dewan Riset Swedia
Selain Fabbri dan Bronzati, ilmuwan lain yang berkontribusi pada penelitian ini adalah Akinobu Watanabe dari New York Institute of Technology, Roger Benson dari American Museum of Natural History, Rodrigo Müller dari Federal University of Santa Maria, Brasil, Lawrence Witmer dari University of Ohio, Martín Ezcurra dan M. Belén von Baczko dari Bernardino Rivadavia Museum of Natural Science, Felipe Montefeltro dari São Paulo State University; Bhart-Anjan Bhullar dari Yale University; Julia Desojo dari Universidad Nacional de La Plata, Argentina; Fabien Knoll dari Museo Nacional de Ciencias Naturales, Spanyol; Max Langer dari Universidade de São Paulo, Brasil; Stephan Lautenschlager dari University of Birmingham; Michelle Stocker dan Sterling Nesbitt dari Virginia Tech; Alan Turner dari Stony Brook University; dan Ingmar Werneburg dari Eberhard Karls University of Tübingen.
Referensi:
Mario Bronzati, Akinobu Watanabe, Roger BJ Benson, Rodrigo T. Müller, Lawrence M. Witmer, Martín D. Ezcurra, Felipe C. Montefeltro, M. Belén von Baczko, Bhart-Anjan S. Bhullar, Julia B. Desojo, Fabien Knoll, Max C. Langer, Stephan Lautenschlager, Michelle R. Stocker, Alan H. Turner, Ingmar Werneburg, Sterling J. Nesbitt, Matteo Fabbri. Konvergensi neuroanatomi antara pterosaurus dan paravian non-unggas dalam evolusi penerbangan.
Leave a Reply