Развивающийся таз птицы проходит через предковые динозавровые состояния

У всех птенцов перед вылуплением есть момент, когда их тазовая кость является крошечной копией таза динозавра.

Это одно из открытий нового исследования под руководством Йельского университета, опубликованного в журнале Nature, которое изучает эволюционные основы тазовой кости птиц. Это также современный кивок в сторону драматической трансформации, которая привела от динозавров к птицам за десятки миллионов лет.

"Каждая птица на раннем этапе жизни обладает этой динозавровой формой", — сказал Бхарт-Анжан С. Бхуллар, доцент наук о Земле и планетах в Йеле, старший и корреспондирующий автор исследования. — "А затем, в последний момент, она словно вспоминает, что она птица, и ей нужен птичий таз".

За последнее десятилетие Бхуллар и его коллеги провели новаторские исследования ключевых эволюционных переходов между видами динозавров, рептилий и птиц, включая развитие динозаврового внутреннего уха, птичьего клюва, млекопитающей катящейся челюсти и зрения у позвоночных.

Лаборатория Бхуллара особенно известна инновационным использованием компьютерной томографии (КТ) и микроскопии для создания 3D-изображений эмбрионов животных.

Кристофер Гриффин, постдокторант в лаборатории Бхуллара, является ведущим автором исследования. Он и Бхуллар вместе с коллегами изучили развитие таза у аллигаторов, домашних кур, японских перепелов, чилийских тинаму и волнистых попугайчиков, сравнив стадии их развития с таковыми у динозавров, включая оперенный вид Archaeopteryx.

Для исследования команда пометила эмбриональные тазовые кости антителами для поиска белков, экспрессируемых в развивающемся хряще, соединительной ткани, скелетных мышцах и нервах. Исследователи создали 3D-изображения тазовых костей, мышц и нервов с помощью конфокальных микроскопов и КТ-сканирования.

Они обнаружили, что птичий таз является примером "терминального добавления" — биологического механизма, при котором предковые черты появляются у животного до поздних стадий его развития. Это стало неожиданностью, отметил Гриффин, потому что многие важные черты перехода от динозавра к птице, такие как птичий клюв, наблюдаются на ранних стадиях эмбрионального развития птицы.

"Было неожиданно обнаружить, что эти начальные стадии развития птицы так сильно напоминают таз раннего динозавра", — сказал Гриффин. — "Всего за два дня развивающийся эмбрион меняется таким образом, что отражает эволюционные изменения, переходя от сходства с ранним динозавром к сходству с современной птицей".

Тазовая кость — это основа тела птицы. Она проходит по всей длине птичьего каркаса, охватывая туловище, а также позволяет птице стоять, двигаться и нести вес всего тела.

"Тело птицы невероятно модифицировано практически во всех отношениях, чтобы создать оптимизированную летающую машину", — пояснил Бхуллар. — "Ее структуры тела жестко ограничены требованиями аэродинамического дизайна".

Новое исследование также изучило мышцы и нервы птиц, связанные с развитием таза. Исследователи заявили, что развитие этих систем не было синхронным с развитием костей, что подразумевает, что каждая система была в некоторой степени "развязана" с другими.