Странная птица мелового периода из Китая демонстрирует эволюционно разобщённый череп и тело

Переход от динозавров к птицам включает самые драматичные морфологические, функциональные и экологические преобразования. Однако палеонтологи всё ещё стремятся понять механизмы этого события.

Новая полная окаменелость птицы возрастом 120 млн лет из Китая усложняет картину. Ископаемый образец, названный Cratonavis zhui, демонстрирует череп, похожий на динозавровый, сочленённый с телом, похожим на птичье. Кроме того, у него сохранились необычно удлинённые лопатка и первая плюсневая кость, что отличает его от всех других птиц, включая ископаемых.

Исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution 2 января, провели палеонтологи из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии (IVPP) Китайской академии наук.

В эволюционном дереве птиц Cratonavis занимает положение между более рептилиеподобным длиннохвостым Archaeopteryx и Ornithothoraces (у которых уже развились многие черты современных птиц).

Для изучения черепа учёные использовали компьютерную томографию высокого разрешения (КТ), цифровым способом извлекли кости из породы и реконструировали исходную форму и функцию черепа.

Результат показывает, что череп Cratonavis морфологически почти идентичен черепу динозавров, таких как Tyrannosaurus rex, а не птичий. «Примитивные черты черепа говорят о том, что большинство меловых птиц, таких как Cratonavis, не могли двигать верхней челюстью независимо от мозговой коробки и нижней челюсти — функциональное новшество, широко распространённое среди современных птиц, которое способствует их огромному экологическому разнообразию», — сказал ведущий автор доктор Ли Чжихэн.

Что касается странной лопатки и плюсневой кости, доктор Ван Минь, ведущий и корреспондирующий автор, отметил: «Лопатка функционально жизненно важна для полёта птиц. Мы проследили изменения лопатки в ходе перехода от теропод к птицам и предполагаем, что удлинённая лопатка могла увеличивать механическое преимущество мышцы для ретракции/вращения плечевой кости, что компенсировало общую недоразвитость летательного аппарата у этой ранней птицы. Эти различия представляют морфологический эксперимент в лётном поведении на ранних этапах диверсификации птиц».

Исследование также показывает, что первая плюсневая кость подвергалась отбору во время перехода динозавр-птица в пользу более короткой кости. Затем она потеряла эволюционную лабильность, достигнув оптимального размера — менее четверти длины второй плюсневой кости.

«Однако повышенная эволюционная лабильность присутствовала у мезозойских птиц и их родственников-динозавров, что могло быть результатом конфликтующих требований, связанных с непосредственным использованием первого пальца (hallux) в локомоции и питании», — сказал соавтор доктор Томас Стидхэм. У Cratonavis такое удлинённое основание первого пальца, вероятно, возникло в результате отбора на хищническое поведение.

Аберрантные морфологии лопатки и плюсневых костей, сохранившиеся у Cratonavis, подчёркивают широту скелетной пластичности у ранних птиц, — сказал соавтор доктор Чжоу Чжунхэ. Изменения этих элементов на филогенетическом дереве теропод показывают кладоспецифическую эволюционную лабильность, являющуюся результатом взаимодействия развития, естественного отбора и экологической возможности.