Ученые выяснили, как у птиц могли появиться крылья


Фото из открытых источников
Окаменелости динозавров с изображением рук с подозрительным изгибом в локте и запястье могут намекать на наличие несохранившегося сухожилия, которое лежит в основе всех современных птичьих полетов. Если исследователи из Токийского университета правы, эта поза может дать ключ к разгадке пути, по которому летали позвоночные с Земли, чтобы подняться в небо. Исследование было опубликовано в Zoological Letters.
 
Эволюция крыльев, достаточно мощных, чтобы поднять позвоночное животное над землей, является одной из величайших загадок палеонтологии.
 
Птерозавры известны как самые ранние из известных позвоночных, которые достигли настоящего взлета почти 200 миллионов лет назад. Тем не менее, эти массивные древние рептилии не были динозаврами, оставив прямых предков птиц самостоятельно разбираться во всем, что касается полета.
 
Динозавры-птицы эволюционировали гораздо позже из двуногих пернатых теропод — через 80 миллионов лет или более после того, как птерозавры уже научились летать.
 
Несмотря на эти совершенно разные истории происхождения, птицы используют поразительно схожую структуру с птерозаврами, чтобы оставаться в воздухе, которая, как и перья, кажется, развилась задолго до самого полета.
 
Называемая пропатагием, это мембрана, присутствующая у всех современных позвоночных, машущих крыльями, включая птиц и летучих мышей. Некоторые планирующие млекопитающие даже имеют аналогичную структуру на своих парашютоподобных верхних конечностях.
 
Лучший способ представить пропатагиум — вытянуть руку в сторону с согнутым локтем и запястьем. Теперь представьте себе сухожилие, протянувшееся от вашего плеча к руке, образующее мост или «переднюю кромку» крыла.
 
Этот «мост» позволяет летающим птицам сгибать и разгибать запястье и локоть одновременно во время взмахивающего движения. Структура, по сути, придает подъемную силу птичьему полету, позволяя животному управлять двумя суставами одновременно.
 
Для птерозавров его роль менее ясна, но пропатагиум, по-видимому, контролировал взлет и посадку в полете, изменяя поток воздуха над верхней поверхностью крыла.
 
Некоторые ученые считают, что без наличия сухожилия птицы, летучие мыши и динозавры никогда бы не оторвались от земли.
 
«Он не обнаружен у других позвоночных, и также было обнаружено, что он исчез или потерял свою функцию у нелетающих птиц, что является одной из причин, по которой мы знаем, что он необходим для полета», — объясняет палеонтолог Тацуя Хирасава из Токийского университета. «Итак, чтобы понять, как развился полет у птиц, мы должны знать, как развился пропатагиум».
 
Проблема в том, что пропатагиум — это мягкая ткань, а это значит, что он редко сохраняется в летописи окаменелостей. Более того, это сухожилие настолько тонкое, что не оставляет заметных следов на костях, к которым прикрепляется.
 
К счастью, Хирасава и его коллега Юрика Уно нашли способ «увидеть» сухожилие, даже когда его уже нет. Ключ в том, чтобы знать, как пропатагиум ограничивает движения животного. Например, когда умирает современная птица, эта мембрана естественным образом удерживает запястье и локоть животного в согнутом положении.
 
Сравнивая заметный угол локтя с изгибом рук у нептичьих окаменелостей теропод, исследователи обнаружили доказательства того, что структура, подобная пропатагию, вероятно, простиралась через плечо и запястье нескольких наземных динозавров.
 
Например, углы, наблюдаемые в окаменелостях многих «манирапторов» (включая велоцирапторов), были немного больше, чем у современных птиц, но они все же намекали на присутствие ранней структуры, подобной пропатагиуму.
 
Чтобы подтвердить эти прогнозы, исследователи также обнаружили остатки мягких тканей того, что может быть ранним пропатагиумом, в двух окаменелостях манирапторов: каудиптерекса размером с индейку и четырехкрылом микрорапторе.
 
Каудиптерикс, вероятно, не мог летать, и до сих пор ведутся споры о том, может ли микрораптор. Тем не менее, оба этих динозавра явно обладали структурами, которые позже стали необходимы для полета с двигателем.
 
Велоцирапторы — еще один манираптор, который, вероятно, не мог летать, но потребуются дальнейшие исследования, чтобы увидеть, содержат ли их окаменелости ключи к давно утерянному пропатагиуму.
 
Однако, основываясь на недавних результатах, исследователи из Токийского университета считают, что пропатагиум может быть предком всех манирапторов, родословная которых насчитывает примерно 150 миллионов лет.
 
Единственным исключением является спорный археоптерикс, которого трудно поместить на дерево динозавров, но он может считаться или не считаться манираптораном. Горячо обсуждается, мог ли знаменитый пернатый динозавр даже летать, некоторые предполагают, что животное использовало свои конечности, чтобы просто парить.
 
Угол его запястья и локтя в окаменелостях, конечно, не предполагает, что у него была структура, подобная пропатагиуму.
 
«Поэтому, — пишут авторы нового исследования, — археоптерикс, вероятно, был неспособен выполнять кинематику современного птичьего полета».
 
Возможно, если бы у археоптерикса был пропатагий, его предки летали бы и сегодня.