Как динозавры превратились в птиц: история эволюции длиной в миллионы лет
Динозавры не вымерли полностью — каждый раз, когда воробей садится на подоконник или ворона перелетает через двор, мы видим их живых потомков. Разбираемся, как рептилия с зубами, когтями и длинным хвостом превратилась в лёгкое пернатое существо и какие доказательства этого превращения есть у учёных.
Кем были предки птиц
Сегодня среди палеонтологов почти нет разногласий на этот счёт: птицы — это потомки хищных динозавров-тероподов и конкретно той их части, которую учёные называют манирапторами. Птицы произошли от тероподов в юрском периоде, примерно 165–150 миллионов лет назад, и их характерное лёгкое пернатое тело с крыльями складывалось постепенно, за десятки миллионов лет эволюции, а не в результате одного резкого скачка.
Внутри группы манирапторов у птиц есть особенно близкая родня:
- Дромеозавриды — семейство хищных динозавров, куда входит, например, велоцираптор. Это были небольшие двуногие хищники ростом примерно с крупную собаку и весом не более 45 кг, жившие в позднем меловом периоде на территории современной Центральной и Восточной Азии. Главным оружием этих животных был длинный серповидный коготь на втором пальце задней лапы, которым они, предположительно, удерживали и разделывали добычу.
- Троодонтиды — родственная дромеозавридам группа похожих некрупных двуногих хищников, которые обитали в Азии и Северной Америке. Жили они как в позднем юрском, так и в меловом периоде и заметно отличались от большинства других динозавров одной особенностью — необычно большими глазами, которые указывают на развитое ночное зрение и хищнический образ жизни в условиях слабой освещённости.
Это не просто отдельные соседние семейства, а часть ещё одной, более узкой группы животных. Учёные называют её паравес: сюда входят дромеозавриды, троодонтиды и собственно птицы. Среди представителей этой группы есть виды, которые жили практически в одно время с самыми первыми птицами и были поразительно на них похожи внешне: например, анхиорнис Anchiornis huxleyi — некрупный, размером примерно с ворону динозавр, чьё тело было покрыто длинными перьями не только на руках, но и на ногах.
При этом анхиорнис появился примерно на 10 миллионов лет раньше археоптерикса — самой известной древней птицы, которую долгое время считали первым представителем птиц. Это значит, что внешне почти неотличимый от птицы динозавр существовал ещё до того, как на Земле появилась первая настоящая птица.
Эволюция в каменных джунглях: как жизнь в городе изменила повадки и внешний вид птиц и зверей
Как тело динозавра приспособилось к полёту
Самые первые перья появились у динозавров задолго до того, как кто-то из них поднялся в воздух: они возникли у нелетающих видов и, судя по всему, служили для привлечения партнёров или сохранения тепла.
Если перья изначально были не для полёта, закономерный вопрос — как же тогда часть этих пернатых хищников в итоге поднялась в воздух? Единственного ответа не существует — тело перестраивалось сразу по нескольким направлениям одновременно, и только вместе эти изменения сложились в работающий летательный аппарат.
Первое и самое базовое изменение касалось веса. Кости манирапторов постепенно становились не сплошными, а полыми внутри — в них прорастали воздушные мешки, отходящие от лёгких, точно так же, как это устроено у современных птиц. Такая полая кость намного легче сплошной при той же прочности — примерно как металлическая труба легче монолитного стержня того же диаметра. Для животного, которому предстояло оторваться от земли, это было критически важным условием.
Одновременно менялся хвост. У ранних тероподов хвост был длинным и состоял из десятков позвонков — он служил противовесом при беге. У более продвинутых манирапторов эта громоздкая конструкция сократилась до короткого костного остатка, а функцию противовеса и руля постепенно взял на себя веер из перьев на конце хвоста.
Дальше менялись сами перья на руках. Изначально перья были простыми и похожими на шерсть, но со временем их конструкция постепенно усложнялась: сначала появились разветвления, а затем — полноценный стержень с симметрично расходящимися от него бородками, то есть перо приобрело форму, знакомую нам по современным птицам. Именно из таких перьев, наслоенных друг на друга вдоль руки, и сложилась несущая поверхность крыла.
Но одних крыльев недостаточно — нужен ещё и «двигатель», который будет ими махать. Для этого у манирапторов укреплялась вилочка (сросшиеся ключицы), а плечевой пояс постепенно прирастал к грудине, формируя жёсткую точку опоры для будущих летательных мышц. Это же соединение стало основой для киля — костного гребня на грудине, к которому у современных птиц крепится основная масса грудных мышц.
На своём пути развития к птицам динозавры стабильно мельчали, а скорость эволюции их скелета была выше, чем у большинства других групп. Из-за этого разрыв между видами получился очень небольшим: самые ранние птицы почти не отличались по строению скелета от своих ближайших нептичьих родственников.
Почему некоторые птицы не летают и что эволюция дала им взамен
Доказательства и переходные формы
Уверенность палеонтологов в происхождении птиц от динозавров строится не на одной удачной находке, а сразу на нескольких независимых линиях доказательств:
- ископаемые переходные формы;
- массовые находки нептичьих динозавров — тех, которые уже были с перьями, но ещё не стали птицами (например, останки анхиорниса, синозавроптерикса и микрораптора);
- генетические «отпечатки» прошлого, которые до сих пор сохраняются в ДНК современных птиц.
Первым и самым известным звеном доказательной цепочки стал археоптерикс — окаменелость, обнаруженная в 1861 году в баварских известняках Германии. Это существо жило около 150 миллионов лет назад и сочетало в себе признаки обеих групп: строение и расположение перьев на крыльях было похоже на современных птиц, но при этом у него сохранились развитые зубы и длинный хвост с перьями по бокам — типичные черты динозавра-теропода.
Долгое время археоптерикс так и оставался единственной подобной находкой, пока в середине 1990-х годов фермер случайно не наткнулся на холме в китайской провинции Ляонин на первого известного науке пернатого нептичьего динозавра, названного Sinosauropteryx. С этого момента палеонтологов буквально захлестнул поток окаменелостей, подтверждающих, что птицы — это живые динозавры. Благодаря этим находкам стало ясно: перья вовсе не были уникальным изобретением птиц, а достались им в наследство от куда более широкой группы хищных динозавров.
Среди этих находок особенно показательна одна — Microraptor, динозавр размером с ворона, у которого были не просто перья на руках, а полноценные маховые перья сразу на четырёх конечностях: на руках, на ногах и на хвосте. Такое «четырёхкрылое» строение не встречается ни у одной современной птицы, но прекрасно объясняет, как мог выглядеть один из промежуточных этапов на пути к полёту, — вероятно, животное планировало между деревьями, а не летало в привычном нам смысле.
Отдельная и не менее убедительная линия доказательств — это гены. У современных птиц нет зубов, но гены, отвечающие за их формирование, никуда не делись: в 2014 году учёные проанализировали геномы 48 видов птиц и обнаружили одни и те же «сломанные» гены эмали и дентина у всех до единого. Учёные подтвердили это и на практике: у куриных эмбрионов с определённой мутацией (её называют talpid2) эти гены неожиданно включаются заново, и у зародыша начинают расти настоящие конические зубы, похожие на зубы аллигатора. Получается, что генетическая «инструкция» по строительству зубов у птиц сохранилась в ДНК — она просто была выключена в ходе эволюции, а не удалена.
Именно сочетание этих трёх линий доказательств — переходных ископаемых форм вроде археоптерикса и микрораптора, массовых находок пернатых динозавров в Китае и генетических следов утраченных признаков — и позволяет учёным с уверенностью говорить: птицы — это динозавры, которые не вымерли, а научились летать.
Динозавры были предками всех привычных нам видов птиц и веками существовали на Земле: они отлично бегали, плавали, летали и выживали на суше. Подробнее о том, почему вымерли эти гиганты, рассказываем в этом материале.
Подпишитесь на «Рамблер» в Max! Будем на связи вопреки блокировкам и сбоям.