Besaßen auch die Flugsaurier Federn – ähnlich wie manche Dinosaurierarten? Diese bisher kontrovers diskutierte Frage scheint nun geklärt: Paläontologen haben bei einem Pterosaurierfossil neben Spuren von haarähnlichen Filamenten auch verzweigte Strukturen entdeckt, die denen heutiger Vogelfedern ähneln. Außerdem fanden sie Hinweise darauf, dass diese Federn sowie die sie umgebenden Hautbereiche gefärbt waren und somit möglicherweise auch Show-Effekten dienten. Die Studie wirft damit neues Licht auf die Entwicklungsgeschichte der Federn sowie auf ihre Funktionen, sagen die Forscher.

Im Fall der Dinosaurier ist mittlerweile klar: Viele Arten waren bereits komplex gefiedert. Sogar der Feinbau ihrer Federn ließ sich bei einigen Funden gut erkennen. Was diese Strukturen von Haaren unterschied, waren dabei ihre komplexen Verzweigungen. Manche Vertreter der Dinosaurier besaßen demnach nur ein daunenartiges Gefieder, das wärmte – es gab aber auch bereits komplexere Federformen, die vermutlich eine Rolle beim Balzverhalten spielten. Irgendwann entwickelten einige Vertreter der Dinosaurier auch Feder-besetzte Flügel, mit denen sie sich in die Lüfte erheben konnten. Sie wurden dann zu den Vorfahren unserer heutigen Vögel.

Pterosaurier-Federn auf der Spur

Somit lag nahe, dass die Dinosaurier die „Erfinder“ der Federn waren. Doch diese Annahme stellten Befunde im Jahr 2018 in Frage: Paläontologen hatten neben den bereits bekannten haarartigen Gebilden bei Flugsauriern auch Hinweise auf verzweigte Federstrukturen entdeckt. Der entscheidende Aspekt ist dabei: Flugsaurier waren keine Vertreter der Dinosaurier, sondern nur deren Verwandte – die Entwicklungslinien beider Gruppen haben sich schon vor über 250 Millionen Jahren getrennt. Somit sind Federfunde bei den fliegenden Reptilien etwas Besonderes. Die bisher entdeckten Strukturen könnten jedoch auch fehlinterpretiert worden sein, kritisierten einige Paläontologen. Nun präsentieren die Wissenschaftler um Aude Cincotta vom University College Cork allerdings neue, sehr deutliche Belege für Pterosaurier-Federn.

Die Befunde stammen aus der Untersuchung eines besonders detailliert erhaltenen Kopfes eines Tupandactylus imperator aus Brasilien. Diese Vertreter der Flugsaurier besaßen eine Spannweite von etwa fünf Metern und zeichneten sich durch einen besonders markanten Kamm auf dem Kopf aus, der wahrscheinlich ein innerartliches Show-Element darstellte. Wie Cincotta und ihre Kollegen berichten, weckten die Spuren feiner Strukturen im hinteren Teil dieses Kamms ihr spezielles Interesse. Um weitere Details aufzudecken, unterzogen sie den Bereich deshalb einer elektronenmikroskopischen Untersuchung.

Aus ihren Entdeckungen geht hervor, dass das Tier an der Unterseite seines Kammes einen Federkranz besessen hat: Neben haarähnlichen Filamenten stießen die Forscher dort auch auf die Spuren von flauschigen, verzweigten Strukturen, deren Merkmale damit denen von Vogelfedern ähneln. „Paläontologen streiten schon seit einiger Zeit darüber, ob Flugsaurier echte Federn besaßen oder nicht. Die Federn unseres Exemplars beenden diese Debatte nun endgültig, denn sie sind ganz eindeutig über die gesamte Länge verzweigt, genau wie bei den heutigen Vögeln“, sagt Cincotta.

Farbiges Gefieder zeichnet sich ab

Bei ihren Untersuchungen entdeckten die Paläontologen außerdem die Spuren von sogenannten Melanosomen in den Federn sowie in den Überresten der Haut des Tieres. Dabei handelt es sich um Strukturen, in denen der Farbstoff Melanin sitzt. Die Detailuntersuchungen zeigten zudem, dass die Melanosomen in den Filamenten, den Federn und der Haut unterschiedliche Formen besaßen. „Bei den heutigen Vögeln ist die Farbe des Gefieders stark mit der Form der Melanosomen verbunden“, erklärt Co-Autorin Maria McNamara vom University College Cork. „Da die Federtypen der Pterosaurier unterschiedliche Melanosomenformen hatten, müssen diese Tiere über die genetische Maschinerie verfügt haben, um unterschiedliche Federfarben hervorzubringen. Dieses Merkmal ist für die Farbmusterung von entscheidender Bedeutung“, so McNamara.

Konkret lassen die Untersuchungsergebnisse vermuten, dass der Kopf von Tupandactylus imperator nicht nur eindrucksvoll geformt, sondern auch gefärbt war: Die Farben und Muster, die durch die Federstrukturen entstanden, könnten dabei ebenfalls eine Rolle bei der innerartlichen Kommunikation dieser Flugsaurier gespielt haben. Somit zeichnen sich deutliche Parallelen zu den Befunden bei einigen Dinosaurierarten ab. Dabei handelt es sich wiederum um einen wichtigen Hinweis über den Ursprung der Entwicklung der Federn: Wenn auch Flugsaurier die Strukturen besaßen, liegt nahe, dass die Innovation auf die gemeinsamen Vorfahren von Pterosauriern und Dinosauriern zurückgeht.

Demnach könnte bereits vor rund 250 Millionen Jahren ein Wesen die ersten federartigen Strukturen hervorgebracht haben – vermutlich zunächst, um sich warmzuhalten. Doch möglicherweise hat auch die Rolle der Federn als Elemente der visuellen Kommunikation tiefe Wurzeln in der Evolution. „Die neuen Studienergebnisse könnten nun zu einer Neuausrichtung auf die Erforschung der Isolationsfähigkeit von Federn führen, die vermutlich der Hauptgrund für ihre Entwicklung war – gefolgt von ihrer Verwendung als Signal-Strukturen“, schreibt Michael Benton von der University of Bristol in einem Kommentar zur Studie.

Quelle: University College Cork, Fachartikel: Nature, doi: 10.1038/s41586-022-04622-3

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