Как эволюция птиц заменила морды на клювы

Птицы — одни из самых успешных существ на планете, с более чем 10 000 видов, занимающих огромное разнообразие экологических ниш.

Ключом к этому успеху, по мнению учёных, может быть их клюв.

Исследование под руководством Архата Абжанова показало, что птичьи клювы — результат изменений в скелете, контролируемых двумя генетическими путями. Работа опубликована в журнале Evolution.

«Эволюция клюва была знаковым шагом для современных птиц, который сделал их отличными от примитивных птиц, у которых всё ещё были морды», — сказал Абжанов.

Почему у птиц клювы?

• Прямые предки птиц имели длинные пальцы и могли использовать их для строительства гнёзд и манипулирования добычей.
• С эволюцией крыльев эти пальцы превратились в кости крыла.
• Клюв стал «пальцем на лице», заменив утраченную функцию. Верхняя и нижняя части клюва подвижны, что позволяет обрабатывать объекты с точностью, сравнимой с пальцами.

Генетические механизмы

Для изучения развития клюва учёные сравнили эмбрионы современных птиц с их ближайшими живыми родственниками — аллигаторами (крокодиловыми).

Были обнаружены два консервативных генетических сигнальных пути — FGF8 и WNT. У наземных позвоночных они экспрессируются в двух областях вокруг левой и правой носовых ямок. У птиц экспрессия также происходит в середине лица, что приводит к срастанию этих областей и формированию единой клювовой кости вместо парных лицевых костей.

«Критическая молекула во всей этой истории — FGF8. Её новая медиальная экспрессия совпадает с появлением клюва у современных птиц», — пояснил Абжанов.

Экспериментальное подтверждение

Прерывая эти пути у куриных эмбрионов, учёные получили эмбрионы с лицевыми костями, напоминающими морды их динозавровых предков. Фенотипы варьировались: у некоторых кости, формирующие клюв, не срастались должным образом и развивались в более тупые формы.

Эволюционный вывод

Результаты указывают, что клювы развивались постепенно, через промежуточные формы, некоторые из которых ещё не найдены в палеонтологической летописи.

«Мы предполагаем, что палеонтологи смогут найти ископаемые, которые заполнят этот пробел между современными птицами с клювами и их предками с мордами», — сказал Абжанов.

Исследование объясняет важную уникальную черту лица современных птиц — пример эволюционной новизны.