Bilim insanları bugünkü kuşların ataları olan dinozorların çoğunun tüyler ile kaplı olduğunu biliyordu. ancak hiç kimse bu dinozorların ne zaman ve tam olarak ne şekilde uçmaya başladıklarını bilmiyordu. Şimdi ise yeni bir araştırmada elde edilen dinozor fosili üzerindeki tüylerin moleküker analizleri, tüylerin yapıtaşı olan temel proteinlerin zamanla nasıl hafifleyip esneklik kazandığının ankalışmasını ve bu yolla uçmaya izin veren ilk adaptasyonların nasıl kazanıldığının görülmesini sağladı.

Bugünkü tüm modern kara hayvanları keratin olarak bildiğimizi bir şekilde yapısal protein olarak vücudunda bulunduruyor ve tırnaklardan, gagaya; pullardan tüylere kadar birçok yapının oluşmasında ise kullanıyor. İnsanlarda ve diğer memelilerde α-keratin (alfa-keratin) ile 10 nanometer çapa sahip olan silindirik esnek filamentler oluşturarak saç deri ve tırnak oluşturabiliyor.

Timsah, kaplumbağa, kertenkele ve kuşlarda ise β-keratinler çok daha dar çapta, esnekliği çok daha az, sert malzemeler üreterek kabuki, pul, tüy ve gagaların oluşması sorumluluğunu üstleniyor.

Yaşayan birçok kuş, timsah, kaplumbağa ve diğer sürüngenlerin ful genomları üzerinde çalışan bilim insanları bu hayvan gruplarının türleri arasında bir soyağacı çıkarmaya çalıştı. Geçtiğimiz on yıl içerisinde bunu gerçekleştiren araştırmacılar, bu ağacı dallandırırken türlerin β-keratin genlerini temel alarak bu genin zamanla değişimini gözlemlemeye çalıştı.

Elde edilen çıkarımlara göre, modern kuşlar neredeyse sahip oldukları tüm α-keratinleri kaybetse de, tüylerindeki beta formdaki keratinler zamanla glisin ve tirozin aminoasitlerinden şeritler kaybederek esnekleşti; ki bu şeritler sayesinde gaga ve pençelerinin sertliği sağlanıyordu. Bu da, uçuş özelliğinin mümkün olması için iki değişikliğin de zaman içinde gerekli olduğunu gözler önüne seriyor.



Yaklaşık 160 milyon yıl once yaşamış olan karga büyüklüğündeki tüylü Anchiornis' ait fosil tüyleri, modern kuşların sahip olduğu esnek, glisin ve tirozin zincirlerini kaybetmiş β​-keratinin gelişimine ışık tutuyor. Proceedings of the National Academy of Sciences'ta yayımlanan araştırmada, bilinen ilk kuşlardan 10 milyon yıl daha önceye kadar varlığını sürdürmüş olan dinozorların bugünkü kuşlarda çok da bulunmayan α-keratini daha çok bulundurduğu belirtildi.

Bu bilgiye ek olarak, fosil üzerinde yapılan elektron mikroskobu yapısal analizleri, Anchiornis'in tüylerinin uçmaya uygun olmadığını gösterdi. Buna karşın, bariz bir biçimde Anchiornis, uçmaya izin veren tüylerin oluşumuna geçişte bir ara evreyi temsil eden bir ara faz tüy yapısına sahipti.

Yine 130 milyon yaşındaki küçük vücutlu uçma yeteneği olmayan Shuvuuia adlı dinozor ise, -ki bu dinozor herhangi bir şekilde bugün yaşayan hiçbir kuşa evrilememiştir yani modern kuşlardan hiçbirinin atası değildir- tıpkı modern kuşlar gibi α-keratinden yoksundu. Ancak Anchiornis'ten farklı olarak tüyleri daha büyük ve katı β-keratin filamanlarından üretilmişti.

Araştırmacılar uçma yeteneğinin ortaya çıkışına bağlanan tüylerdeki α-keratinlerin elenip, β-keratinlerin de kesilerek esnekleşmesini içeren ikili adaptasyon süreçleri ve dolayısıyla tüy evrimini daha iyi anlamaya başladıklarını ifade etti.

β-keratin geni üzerinden yapılan soyağacı ve daha sonraki analizleri, bu genin bazı dinozorların genomlarında birçok kez duplike olduğunu gösteriyor. Hayvanlar bu süreçte evrilmeye devam ederken de ekstra kopyalardan bazıları uçuşu mümkün hale getirecek şekilde glisin ve tirozin şeritlerinden arınarak yani bir anlamda kesilerek mutasyona uğradı.

Bu evrimsel süreç yalnızca Archaeopteryx (Arkeopteriks) gibi dinozorların 150 milyon yıl önce gökleri fethetmeye başlamasına sebep olmadı aynı zamanda bugünkü kuşların da havada kalabilmelerini sağladı.