Эмбриологическое исследование черепа раскрывает связь динозавров и птиц

Птицы — выжившие потомки хищных динозавров, но их анатомия, включая череп, претерпела радикальные изменения: он стал беззубым, с увеличенными глазницами и мозговой коробкой. Череп состоит из костей, как 3D-пазл. Считалось, что в ходе эволюции птицы утратили две кости, присутствовавшие у динозавров: префронтальную (в переднем верхнем углу глаза) и посторбитальную (позади глаза).

Новое исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, показывает, что в эмбриональном развитии птиц эти кости динозавров всё ещё присутствуют как центры окостенения. Однако они не становятся самостоятельными костями, как у древних динозавров, а быстро срастаются с другими эмбриональными костями, становясь неразличимыми у взрослой птицы. Работа основана на магистерской диссертации эволюционного биолога Даниэля Смита.

В ходе эволюции птиц в меловом периоде исчезновение посторбитальной кости у взрослых особей совпало с увеличением размера мозга и лобной кости над ним. Исследование демонстрирует, как эмбриональная посторбитальная кость птиц срастается с лобной, становясь её частью. Это слияние могло позволить лобной кости расшириться и вместить более крупный мозг в ходе эволюции.

Открытие также разрешило давнюю эмбриологическую загадку. У большинства животных лобная кость формируется из клеток наружного зародышевого листка — эктодермы. У птиц она развивается из двух источников: передняя часть — из эктодермы, а задняя — из внутреннего листка, мезодермы. Исследование подтвердило гипотезу о том, что задняя часть лобной кости эволюционно происходит из другой кости, которая была ассимилирована. Было показано, что эта часть изначально формируется как отдельная эмбриональная кость — та самая, что у динозавров развивалась в посторбитальную.

Профессор Бхарт-Анжан Бхуллар из Йельского университета так резюмирует работу коллег: «Smith-Paredes et al. обнаружили динозавровые рудименты, скрытые в эмбриональном черепе птиц, и представили элегантное решение вопроса о том, почему лобная кость птиц имеет составную структуру: она включает другие кости, считавшиеся утраченными в ходе перехода от динозавров к птицам».

Лаборатория Варгаса ранее показала, что части эмбрионального запястья, голени и стопы также демонстрируют общий динозавровый паттерн до развития специфической для птиц анатомии. Новое исследование предоставляет дополнительные доказательства «внутреннего динозавра» птиц, в том смысле, что значительная часть их эмбриологии всё ещё такая же, как у их древних предков.