Черепа птиц похожи на черепа детенышей динозавров
Новое исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, показывает, что черепа птиц развиваются иначе, чем у их родственников и предков, и больше похожи на черепа молодых динозавров и крокодилов.
Вечно молодые
Птицы — единственные выжившие представители группы оперенных динозавров. Их черепа с клювами имеют более широкие куполообразные кости, чтобы вмещать пропорционально более крупный мозг и глаза. Ранее было установлено, что форма черепа птиц больше всего напоминает черепа молодых не-птичьих динозавров.
Это эволюционное явление известно как педоморфизм — когда взрослая особь сохраняет черты, обычно характерные только для ранних стадий развития (эмбрион или детеныш) у ее предков. Педоморфизм играет важную роль в видообразовании.
Мозг и череп: связь в развитии
Чтобы понять происхождение уникального черепа птиц, ученые проанализировали взаимосвязь мозга и черепа в процессе эмбрионального развития у современных птиц и их родственников-рептилий.
- У позвоночных кости черепа формируются в соответствии с областями мозга (например, лобные кости соответствуют переднему мозгу).
- На ранних стадиях эмбриона форма черепа точно повторяет форму растущего мозга.
- Позже, у динозавров, крокодилов и других рептилий, кости черепа перестают так точно следовать за ростом мозга.
- Ключевое открытие: у птиц это изменение связи мозг-череп не происходит. Крыша черепа продолжает соответствовать форме мозга на протяжении всего развития. Птицы сохраняют свою исходную эмбриональную конфигурацию мозга и черепа во взрослом возрасте.
«Мы можем показать, что эти различия отражают то, как птицы эволюционировали, чтобы стать видами "вечно молодых" динозавров», — говорит доктор Архат Абжанов.
Методология: 3D-сканирование эволюции
Исследование проводилось с использованием 3D-компьютерной томографии для анализа формы черепов:
- Ископаемых предков, вымерших крокодилов и динозавров.
- Эмбрионов и детенышей современных видов (аллигаторов, птиц).
Сравнивая мозг и череп как у древних окаменелостей, так и в ходе раннего развития современных рептилий, ученые смогли проанализировать и эволюционные, и эмбриональные аспекты их взаимодействия.
Эволюционное преимущество
Сохранение «молодых» черт дало птицам преимущества:
- Увеличенные глазницы позволяют иметь более крупные глаза.
- Увеличенный средний мозг — важный центр для отслеживания движения в полете.
Улучшенное зрение и обработка визуальной информации, вероятно, помогли ранним птицам, таким как Archaeopteryx, пережить вымирание, которое уничтожило их родственников-динозавров.
Будущие исследования
Ученые надеются определить точные генетические механизмы, контролирующие развитие и эволюцию черепа, — то, как именно мозг управляет размером и формой черепа.
«Эволюция — это накопление и отбор изменений в процессе развития... Мы считаем, что их педоморфизм способствовал этому успеху, но только зная лежащие в основе процессы развития, мы можем определить, как на самом деле эволюционировали их уникальные адаптации», — отмечает доктор Абжанов.
Исследование также позволило лучше понять эволюционную судьбу отдельных костей черепа во время драматического перехода от рептилий к птицам.