Эволюция мозга птерозавров и птиц шла разными путями, показывает их нелетающий предок
Среди позвоночных полет эволюционировал всего три раза: у летучих мышей, птиц и давно вымерших птерозавров. Птерозавры были пионерами, поднявшись в воздух более 220 миллионов лет назад. В то время как эволюция мозга птиц для полета хорошо изучена, история птерозавров оставалась неясной.
Новое исследование в Current Biology раскрывает, как птерозавры развили неврологические структуры, необходимые для машущего полета.
«Прорывом стало открытие древнего родственника птерозавров — небольшого лагерпетида Ixalerpeton из триасовых пород Бразилии возрастом 233 миллиона лет», — сказал ведущий автор Марио Бронцати.
«Мозг птерозавров казался появившимся из ниоткуда. Теперь мы видим, что птерозавры, по сути, построили свои «бортовые компьютеры» с нуля», — добавил соавтор Лоуренс Уитмер.
Как исследовали эволюцию мозга
Ученые использовали микро-КТ-сканирование для реконструкции формы мозга более трех десятков видов: птерозавров, их родственников (включая Ixalerpeton), ранних динозавров, предков птиц, современных крокодилов и птиц, а также других архозавров триаса.
«С помощью статистического анализа размера и 3D-формы их черепных эндокастов мы смогли отследить пошаговые изменения в анатомии мозга, сопровождавшие эволюцию полета», — пояснил соавтор Акинобу Ватанабэ.
Предыдущие исследования показали, что птерозавры имели некоторые сходства с предками птиц, например, увеличение областей мозга, связанных с сенсомоторной интеграцией (большие полушария, мозжечок) и зрением (зрительные доли).
Мозг лагерпетида Ixalerpeton, близкого родственника птерозавров, показывает промежуточную форму между примитивными архозаврами и птерозаврами, но больше похож на мозг ранних динозавров. У него уже была увеличена зрительная доля — адаптация, возможно, полезная для жизни на деревьях, которая позже могла помочь птерозаврам в полете. Однако у Ixalerpeton отсутствовали ключевые неврологические черты птерозавров.
Уникальная особенность мозга птерозавров — сильно увеличенный флоккулус, часть мозжечка, вероятно, обрабатывающая сенсорную информацию от перепончатых крыльев для фиксации взгляда в полете. У Ixalerpeton флоккулус не был увеличен, как у других архозавров.
Анализ также показал, что птерозавры сохраняли скромный размер мозга.
Сравнение мозга птерозавров и птиц
«Хотя между птерозаврами и птицами есть сходства, их мозг был совершенно разным, особенно по размеру. У птерозавров мозг был намного меньше, чем у птиц, что показывает: для полета не обязательно нужен большой мозг», — отметил соавтор Маттео Фаббри.
Общая форма мозга птерозавров наиболее близка к мозгу мелких птицеподобных динозавров (троодонтиды, дромеозавриды), не имевших способности к машущему полету. Птерозавры и птицы представляют два независимых эволюционных эксперимента. Птицы унаследовали мозг, уже адаптированный их нелетающими предками-динозаврами, а птерозавры развили мозг, готовый к полету, одновременно с крыльями.
Значительно больший мозг птиц, по мнению авторов, появился позже и был связан с повышением интеллекта и сложным поведением, а не с самим актом полета. «Похоже, чтобы подняться в воздух, не нужен большой мозг. Последующее увеличение мозга и у птиц, и у птерозавров, вероятно, было больше связано с улучшением когнитивных способностей, чем с полетом», — заключил Уитмер.
Исследование также подчеркивает важность палеонтологических раскопок. «Открытия в южной Бразилии дают нам замечательное новое понимание происхождения таких групп, как динозавры и птерозавры», — отметил соавтор Родриго Темп Мюллер.