Veren vóór vliegende vogels

Iedereen weet tegenwoordig dat vogels afstammen van dinosauriërs, maar pas de laatste jaren wordt duidelijk hoe dat precies is gegaan. Het is een klassieke evolutionaire overgang: hoe dinosauriërs veren kregen, kleiner werden, hun staart verloren en uiteindelijk het luchtruim kozen. Dank zij een groot aantal fossielen die de laatste jaren gevonden zijn, met name in China, weten we er nu veel meer van. En nog meer: de overgang van dinosauriërs naar vogels illustreert een belangrijk evolutionair principe dat ogenschijnlijk in gaat tegen de klassieke theorie van Charles Darwin: een verandering in het bouwplan openbaart zich ver voordat het “nut” van die verandering blijkt.

Binnen de enorm diverse groep van de dinosauriërs ontstond tussen 170 en 150 miljoen jaar geleden een nieuwe groep reptielen die veren had op verschillende delen van het lichaam. We vatten ze samen als gevederde dino’s of Maniraptora. Sommige soorten hadden veren aan hun staart, andere aan hun achterpoten, weer andere aan hun lijf of hun voorpoten. De verschrikkelijke Velociraptor, het beest in de bloedstollende scene met de kinderen in de keuken aan het eind van de film Jurrassic Park, had waarschijnlijk veren over zijn hele lichaam. Die veren leken een beetje op lange vertakte haren en hadden nog niet de structuur van een moderne vogelveer. Toch is het principe duidelijk: de veren ontstonden al bij de dinosauriërs, miljoenen jaren voordat er sprake was van vogels.

Vorig jaar hebben Canadese onderzoekers met wiskundige modellen uitgezocht welke van die gevederde dino’s eigenlijk konden vliegen. Het resultaat was verbluffend: geen van alle! Sommige dino’s konden waarschijnlijk een beetje door de lucht glijden, van boom tot boom, maar geen enkele soort kon zijn armspieren gebruiken om met een vleugelslag in de lucht te blijven. De een was te groot, de ander had te korte voorpoten, de derde had geen sterke spieren, enzovoorts. De onderzoekers zagen ook geen geleidelijke verbetering in de tijd, zoals je verwacht in een normaal evolutionaire aanpassingsproces: eerst een paar onhandige plukken met veren, een beetje glijdend vliegen, dan meer veren en steeds beter vliegen, totdat de moderne vogelvlucht tot stand komt. Het lijkt er eerder op dat er bij deze groep van dinosauriërs in het wilde weg en bij verschillende soorten veren op het lichaam ontstonden, net zo lang tot er een groep kwam met het juiste verenpatroon, een klein lichaam en sterke armspieren, die geschikt was om te vliegen.

Wat was dan de functie van die veren als je er niet mee kon vliegen? Vaak wordt beweerd dat de veren van dinosauriërs een rol hadden als versiersel, met name als seksueel symbool, dat ze de aantrekkingskracht op het andere geslacht vergrootten. We weten hoe sterk de werking kan zijn van seksuele selectie, bijvoorbeeld bij de staarten van de paradijsvogel en de pauw. Maar of dat bij dinosauriërs ook zo werkte is de vraag. Het is ook mogelijk dat de veren in het begin helemaal geen functie hadden, geen voordelen, maar ook geen nadelen.

Het is een manier van kijken naar evolutionaire transities die mij wel aanspreekt. Een nieuwe lichaamsstructuur ontstaat doordat in de ontwikkeling van ei tot volwassene een verandering optreedt: de ontwikkeling wordt bijgebogen naar een  nieuwe structuur die aanvankelijk geen functie heeft, maar jaren later nuttig ingezet kan worden. De vorming van nieuwigheden gaat dus niet met kleine stapjes vooruit, zoals Charles Darwin beweerde, maar verloopt met sprongen. Evolutie wordt gedreven door mutaties, meer dan door natuurlijke selectie. In het Darwinjaar 2009 heb ik eens een brief geschreven aan Charles Darwin, waarin ik deze stelling verkondigd heb. Ik heb op die brief nooit antwoord gehad. Maar nu geven de dinosauriërs en de vogels mij gelijk.