Внезапный эволюционный скачок или длительный процесс — что мы знаем об одной из самых удивительных метаморфоз в истории Земли.
Динозавры не вымерли. Они все вокруг нас. Каждый день мы видим их наследников — птиц. Большинство ученых сходятся во мнении, что они произошли от группы двуногих динозавров, называемых тероподами.
Их представители — хищники, такие как культовый тираннозавр Рекс и гораздо более мелкие велоцерапторы.
Те тероподы, которые больше всего напоминали современных птиц, весом от 50 до 250 кг, обладали мощными челюстями, большими и острыми зубами и удивительно маленьким мозгом.
Впечатляющие преобразования
На протяжении десятилетий единственной связью между динозаврами и птицами, которую имели палеонтологи, был археоптерикс. У этого существа были крылья, покрытые перьями, а также зубы и длинный хвост, типичный для динозавров.
Археоптериксу понадобилось всего около 10 миллионов лет, чтобы приобрести некоторые особенности птиц — незначительный период с эволюционной точки зрения.
В чем причина этой замечательной метаморфозы?
По мнению некоторых ученых, большие эволюционные скачки требуют крупномасштабных генетических изменений, которые сильно отличаются от обычных преобразований, которые виды проходят постепенно по мере своего развития.
Только подобным образом можно объяснить, как 150-килограммовый теропод мог стать доисторической птицей Iberomesornis, размером с воробья.
В то же время все больше и больше открытий показывают, что определенные характеристики птиц, такие как перья, появились намного раньше, чем считалось ранее, что несколько расходится с теорией внезапного эволюционного скачка.
По этой причине большинство палеонтологов считают, что птицы на самом деле «объединили» некоторые ранее существовавшие специфические черты и начали использовать их по-новому. Их вывод заключается в том, что несколько, казалось бы, незначительных изменений привели к одному из величайших эволюционных скачков в истории нашей планеты.
Шаг за шагом
В 1990-х годах в Китае было найдено значительное количество окаменелостей, что показало нечто удивительное: у большинства динозавров не было крыльев, но были перья разных размеров. Это ясно показывает, что превращение этих огромных существ в птиц было плавным процессом, который длился долгое время. Одним из наиболее очевидных примеров в поддержку этого утверждения являются целурозавры, которые считаются предками археоптерикса. Ряд исследований их окаменелостей показывает, что они совершили не «эволюционный скачок», а серию постепенных изменений.
— Следует подчеркнуть одну вещь: динозавры не стали птицами в одночасье. Это происходило шаг за шагом: сначала изменилась их походка, затем появились перья, которые постепенно стали более сложными и разнообразными, затем их костная структура претерпела некоторые изменения, и, наконец, они приобрели крылья, — объясняет Стивен Брусати, палеонтолог из Эдинбургского университета.
Его исследования показывают, что когда появились археоптерикс и другие потомки целурозавров, они начали эволюционировать намного быстрее, чем другие динозавры.
— Кажется, что птицы — это не результат эволюционного скачка, а скорее его причина, — объясняет Брусати.
Преимущества небольшого размера
Недавние исследования показывают, что предки современных птиц на удивление быстро сократились. Это заставляет ученых полагать, что меньший размер стал важным преимуществом с эволюционной точки зрения.
Этот процесс начался около 200 миллионов лет назад (примерно за 50 миллионов лет до появления археоптерикса).
— На первый взгляд это кажется крайне необычным, поскольку большинство динозавров за рассматриваемый период увеличились в размерах, — сказал Майкл Бентон, палеонтолог из Бристольского университета.
Данные, доступные палеонтологам, показывают, что более мелкие виды имели серьезные преимущества перед более крупными.
— Их более скромные размеры открыли для них ряд возможностей — новые среды обитания, новый образ жизни и изменения в их физиологии, — сказал Брусати.
Бентон, в свою очередь, добавил, что сокращение предков птиц связано с жизнью на деревьях, которые являются ценным источником пищи и убежища. Несомненно, самый важный навык, который они приобрели — это полет. Чем меньше существа, тем легче им было научиться взмахивать крыльями и преодолевать большие расстояния, не касаясь земли.
Удивительное открытие
Год 2008. Архат Абжанов, биолог из Гарвардского университета, взялся за непростую задачу — провести подробный анализ огромного количества яиц аллигатора. Любопытная деталь, о которой большинство людей не знает — это то, что у аллигаторов есть общие предки с динозаврами. По этой причине они более близкие родственники птиц, чем ящерицы.
В ходе работы Абжанов натолкнулся на любопытный факт: головы аллигаторов в какой-то мере напоминали головы птиц, а зародыши аллигаторов — кур.
Ученый также обнаружил, что между детенышами динозавров и взрослыми птицами есть ряд общих черт.
Разве это не совпадение?
Чтобы получить ответ на этот вопрос, Абжанов и несколько его коллег, в том числе Марк Норрелл, палеонтолог из Музея естественной истории в Нью-Йорке, начали собирать окаменелости со всего мира, в том числе древних птиц и детенышей динозавров.
— Мы обнаружили, что первые птицы были почти полностью идентичны эмбрионам велоцирапторов. В современных птицах можно увидеть ряд общих черт, — сказал Абжанов.
Он объясняет, что это процесс, известный как педоморфоз, при котором взрослые организмы сохраняют определенные черты, характерные для более ранних стадий развития.
Но почему такой процесс оказался так важен для эволюции птиц?
У ученых до сих пор нет единого ответа.
— Если конечной целью является поддержание небольшого размера тела, то отличный способ ее достижения — как можно раньше остановить рост, — сказал Майкл Бентон.
Это также объясняет увеличение мозга птиц. Хорошо известно, что детеныши многих животных рождаются с кажущимися слишком большими головами (особенно это заметно у людей — голова ребенка составляет примерно четверть размера всего тела).
По этой причине поддержание таких «детских» размеров — отличный способ увеличить размер мозга. Как мы видим сегодня, данная стратегия оказалась более чем выгодной для птиц.