Исследование яичной скорлупы динозавров подтверждает биогенное происхождение вторичных скорлупных единиц

Кальцитовые слои яичной скорлупы архозавров (включая крокодилов и птиц) и черепах состоят из характерных кристаллических структур — скорлупных единиц. Растущие от оболочки скорлупы называются первичными скорлупными единицами (ПСЕ), а формирующиеся внутри кальцитового слоя — вторичными скорлупными единицами (ВСЕ). Хотя ВСЕ редки в яйцах современных птиц, они обычны для яиц динозавров. Однако из-за недостатка глубоких исследований происхождение ВСЕ — биогенное или абиогенное — оставалось неясным.

Международная исследовательская группа под руководством доктора Чжан Шуканга и постдока доктора Чхве Сына из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Китайской академии наук провела всестороннее изучение ВСЕ в яичной скорлупе динозавров. Для этого использовались методы электронно-зондовой дифракции обратно-рассеянных электронов (EBSD), поляризационной микроскопии (PLM) и сканирующей электронной микроскопии (SEM). Для сравнения были изучены яичные скорлупы современных птиц, черепах и крокодилов.

Исследование показало, что кристаллографические характеристики ВСЕ динозавров были практически идентичны характеристикам ПСЕ. Более того, они совпадали с кристаллографическими характеристиками ВСЕ в яичной скорлупе современных черепах и крокодилов.

Кроме того, ВСЕ в яйцах динозавров демонстрировали многочисленные борозды и везикулы, похожие на те, что есть в скорлупных единицах яиц современных птиц. Эти борозды и везикулы интерпретированы как следы пространств, оставшихся после деградации волокон органического матрикса в процессе фоссилизации. Эти выводы, опубликованные в журнале Science Advances, убедительно свидетельствуют о биогенной природе ВСЕ в яйцах динозавров.

Более того, в некоторых яичных скорлупах динозавров с хорошо развитыми поровыми каналами исследователи обнаружили, что ВСЕ либо перекрывают ПСЕ, либо растут внутри поровых каналов. Хотя рост этих ВСЕ ничем не нарушался, c-оси их кристаллов кальцита всё равно были ориентированы параллельно направлению роста скорлупы.

Это явление ставит под сомнение «гипотезу конкуренции», выведенную из изучения яичной скорлупы современных птиц. Оно показывает, что ориентация c-оси скорлупных единиц, вероятно, регулируется волокнами органического матрикса, а не является результатом конкурентного роста соседних кристаллов кальцита.

Что касается эволюционной динамики, исследователи обнаружили, что ВСЕ присутствовали в яичной скорлупе зауропод, гадрозавров и потенциальных базальных тетанур, но были заметно редки у манирапторов (включая птиц). Это говорит о том, что механизм формирования ВСЕ мог измениться в ходе эволюции яичной скорлупы от нептичьих теропод к современным птицам.

С макроэволюционной точки зрения ВСЕ появляются у черепах, крокодилов, а также в линиях орнитисковых, зауроподных и тероподных динозавров. Это указывает, что данные структуры могли независимо эволюционировать внутри кальцитовых слоёв яичной скорлупы. Однако на молекулярном уровне биоминерализации нельзя исключать возможность глубокой гомологии ВСЕ у всех этих линий.

Это исследование проливает свет на природу ВСЕ в яичной скорлупе динозавров и предлагает новые взгляды на эволюционную пластичность структур яичной скорлупы.