Недавно обнаруженный четырехкрылый динозавр из Китая позволяет предположить, что крылья динозавров эволюционировали дважды независимо в разных группах динозавров, используя разные пути для достижения одинаковых адаптаций к полету.
Динозавры принадлежат к группе микрорапторинов — мелких пернатых хищников, которые тесно связаны с птицами, но пошли по отдельному эволюционному пути. Ранние окаменелости показали, что микрорапторины и ранние птицы обладали некоторыми схожими чертами, связанными с полетом, но многие аспекты оставались неясными.
«Эволюционные связи между летательным аппаратом птиц и предполагаемыми воздушными адаптациями микрорапторинов противоречивы как с функциональной, так и с филогенетической точки зрения», — отмечают исследователи в своем исследовании.
Из-за сходства между этими двумя группами трудно сказать, унаследовали ли они (микрорапторины и птицы) начало полета от одного и того же предка или независимо развили сходные приспособления к полету.
Новые результаты могут дать ответ на этот вопрос.
Динозавр с четырьмя крыльями может дать подсказку
Ископаемое принадлежит к недавно описанному виду, названному Нореллраптор барсбольдинебольшой хищный динозавр, найденный в нижнемеловой формации Цзюфотанг на западе Ляонина, Китай. Его почти полный скелет имеет размеры 57 сантиметров (21 дюйм) и имеет следы перьев вокруг передних, задних конечностей и хвоста.
У многих микрорапторов длинные перья на передних и задних конечностях дают им четыре крыла и позволяют предположить, что они были способны к той или иной форме передвижения в воздухе.
Исключительная забота о Норелраптор дал исследователям необычайно подробный взгляд на микрорапторина. Они также исследовали микроскопическую структуру его левой лучевой кости, одной из двух длинных костей предплечья, чтобы определить стадию его развития.
Костные данные, а также данные о слиянии и поверхностных особенностях других костей стопы позволяют предположить, что Норелраптор было по меньшей мере три года, когда он умер и прошел ювенильную стадию.
Это важная деталь, поскольку рост может изменить внешний вид костей, что усложняет сравнение неполовозрелых и зрелых динозавров.
Затем исследователи использовали эволюционный анализ, чтобы сравнить Норелраптор с другими микрорапторинами, птицами и родственными им динозаврами, чтобы реконструировать, как развивались их особенности, связанные с полетом.
По всей линии микрорапторинов они выявили 194 эволюционных изменения, и около 30 процентов черт, характерных для микрорапторинов, также развивались независимо по всей линии птиц.
Сходства включают более крепкие передние конечности, изменения, затрагивающие ребра и грудину, относительно длинную локтевую кость по сравнению с плечевой костью, а также появление кольцевидных перьев – маленьких перьев большого пальца, которые также встречаются у современных птиц.
На первый взгляд это может показаться свидетельством существования общей схемы полета. Если две группы развили многие из одних и тех же черт, возможно, их общий предок уже обладал зачатками этой системы.
Однако когда исследователи восстановили порядок появления этих изменений, связанных с полетом, они обнаружили кое-что еще более показательное.
Тот же пункт назначения, другой эволюционный путь
У микрорапторинов и птиц эти признаки проявляются в разном порядке. Например, у микрорапторов сначала развились более короткие кости пальцев, и это изменение могло привести к уменьшению хватательной способности рук.
Позже у них развились и другие изменения, связанные с полетом, в том числе более удлиненная грудина и сросшиеся кости запястья и кисти. У ранних пташек порядок обратный. Последние изменения появились раньше, до укорочения костей пальцев.
«Несмотря на некоторые связанные с полетом адаптации, общие для Avialae и Microraptorine, эволюционные последовательности, реконструирующие приобретение этих особенностей у двух клад, не следуют общей схеме и, следовательно, не могут считаться выражением общего режима развития», — сказали авторы исследования.
Представьте себе двух инженеров, независимо друг от друга строящих похожий самолет. Обнаружение того, что оба двигателя позже имели одинаковую форму крыла и другие аэродинамические характеристики, не означает, что они скопировали одну и ту же конструкцию.
Если бы они добавляли эти компоненты в разном порядке, это бы укрепило доводы в пользу того, что каждый инженер решал одну и ту же проблему независимо. Исследователи утверждают, что нечто подобное произошло и с этими динозаврами.
«Это показывает, что микрорапторы приобрели характеристики, связанные с ранними стадиями эволюции настоящих птиц, хотя и посредством уникального эволюционного пути, что подтверждает гипотезу о том, что машущий полет развился независимо от нептичьих динозавров и птиц», — сказал Руй Пей, эксперт по палеонтологии из Китайской академии наук, который не участвовал в исследовании. Живая наука.
Возможно, полет собирался более одного раза.
Исследование дополняет заманчивую возможность того, что в ходе эволюции крылья динозавров могли появиться дважды. Это не означает, что ученые теперь точно знают, как летали микрорапторины, или что окаменелости доказали, что они летали с той же силой, что и современные птицы.
Их четырехкрылое расположение принципиально отличается, и исследователи до сих пор спорят о том, скользят ли они в первую очередь, взмахивают крыльями или сочетают обе формы передвижения. Если бы они действительно были способны летать, их задние крылья, возможно, помогали бы микрорапторинам сохранять устойчивость в воздухе, замедляться и совершать резкие повороты.
Большие, хорошо развитые грудные кости животных, возможно, также поддерживали относительно большие летательные мышцы, что потенциально помогало производить мощный взмах крыльев вниз и генерировать тягу.
Авторы приходят к выводу, что их результаты «отрицают общую модель развития, лежащую в основе эволюции летающих динозавров, и поддерживают множественные и независимые режимы отбора в происхождении крылатых таксонов в Паравесе».
все еще, Норелраптор представляет собой ветвь более крупного эволюционного эксперимента. Необходимо больше окаменелостей и дополнительные данные о росте костей, чтобы определить, был ли этот паттерн независимо интегрированных адаптаций, связанных с полетом, широко распространен среди птицеподобных динозавров.
Если другие группы паравианцев продемонстрируют ту же закономерность, это укрепит идею о том, что полет не был единственной биологической инновацией, передающейся из генеалогического древа динозавров. Вместо этого эволюция, возможно, неоднократно сталкивалась с одной и той же проблемой и разными путями приходила к одинаковым адаптациям к полету.
Исследование опубликовано в журнале Общение на природе.
