Птицы и малоберцовая кость

За последние 20 лет накопились неопровержимые доказательства того, что птицы являются прямыми современными потомками динозавров. Орлы — это динозавры. Голуби — это динозавры. Даже пингвины — это странные плавающие динозавры.

Данные поступают из разных научных областей: от открытия тысяч оперённых динозавров в летописи окаменелостей до химического и биологического анализа этих ископаемых на молекулярном уровне. С развитием технологий мы можем извлечь из окаменелостей больше информации и лучше понять связь между динозаврами и птицами.

Одной из быстро развивающихся областей сейчас является эмбриология и генетика. Если современные птицы — это динозавры, значит, у нас есть много ДНК динозавров и их эмбрионов! Это позволяет задавать новые вопросы об эволюции птиц от динозавров.

Международная команда исследователей недавно изучила связь в развитии динозавров и современных птиц. Существует старое и спорное утверждение, что «онтогенез повторяет филогенез», то есть индивидуальное развитие особи может отражать эволюцию её линии.

Изучая развитие малоберцовой кости (одной из костей нижней конечности) у эмбрионов цыплят, команда обнаружила, что дальний конец этой кости во время развития экспрессирует ген Indian Hedgehog. Этот ген играет важную роль в замене хряща костью — процессе, известном как оссификация.

Ген Indian Hedgehog работает как часть системы обратной связи с другим геном — Parathyroid hormone-related protein (PTHrP), который задерживает рост кости и подавляет дальнейшую выработку Indian Hedgehog. Если PTHrP активируется в хряще, это приводит к уменьшению роста кости в этом месте.

Эта система обратной связи, по-видимому, связана с уменьшением размера малоберцовой кости. На ранней эмбриональной стадии малоберцовая и большеберцовая кости имеют схожую длину. У взрослых птиц малоберцовая кость намного меньше, имеет форму шплинта и не касается костей голеностопа.

Почти все птицы мезозойской эры также имели малоберцовую кость, которая была намного короче большеберцовой. У некоторых ранних птиц, включая вымерших энанциорнисов, малоберцовая кость была почти такой же длины, как большеберцовая. Летопись окаменелостей показывает формирование ранней малоберцовой кости в форме шплинта, за которым последовало независимое и конвергентное уменьшение этой кости у нескольких неродственных групп ранних птиц, включая ту, что привела к современным птицам.

Это означает, что динозавры и ранние птицы имели одинаковую или схожую модель развития малоберцовой кости, что отражает их эволюционные связи.

Причина этого явления остаётся загадкой. Современные птицы разных размеров и экологических ниш демонстрируют это уменьшение малоберцовой кости. Это позволяет предположить, что это «неадаптивный» процесс, поскольку маловероятно, что такая черта играла бы роль в столь разных условиях.

Мы только начинаем раскрывать молекулярные связи между динозаврами и птицами, и это исследование даёт интересный взгляд на будущее этой области.