Японские палеонтологи обнаружили окаменелости летающего динозавра, жившего порядка 120 миллионов лет назад. Эта находка серьёзно перекраивает наше представление о филогенетическом древе птиц.
Многие из вас, наверно, слышали об археоптериксе — крылатом длиннохвостом динозавре, который жил во время позднего юрского периода, то есть, около 160—140 миллионов лет назад. Этот динозавр с маховыми и хвостовыми перьями — самый ранний из известных летающих динозавров. И он сыграл критически важную роль в продвижении нашего представления о происхождении птиц и эволюции навыков полёта.
В исследовании, опубликованном недавно в журнале Communications Biology, описан второй по примитивности среди известных нам (то есть, «базальный») летающий динозавр. Он принадлежит к совершенно новому роду и виду. Вид назвали «фукуиптерикс» (Fukuipteryx prima). Этот недавно описанный вид вытесняет со второго места по примитивности динозавра джехолорнис (Jeholornis) на третью позицию.
Этот динозавр, найденный в Японии, жил 120 миллионов лет назад — во время раннего мелового периода (145-100 миллионов лет назад). У авторов нового исследования, возглавляемого палеонтологом Такуя Имай (Takuya Imai) из Института исследований динозавров при Университете префектуры Фукуи (Institute of Dinosaur Research at Fukui Prefectural University) в Японии, есть веские основания полагать, что этот вид появился даже раньше указанных дат.
Несмотря на это, археоптерикс сохраняет статус «короля» базальной группы древних птиц. Но многие важные физические характеристики, свойственные современным птицам, появились не ранее начала мелового периода. Наиболее заметной из этих характеристик является наличие пигостиля — треугольной пластинки, расположенной на заднем кончике позвоночника, которую современные птицы используют для крепления рулевых перьев. Согласно статье, фукуиптерикс — это ранняя пигостильная птица, и в какой-то степени она способна летать. Но её хвостовая часть, вероятно, не шла на пользу этому умению.
Фукуиптерикс был обнаружен в карьере Китадани (Kitadani Dinosaur Quarry) недалеко от города Кацуяма в японской префектуре Фукуи. Это — первые найденные за пределами северо-восточного Китая окаменелости доисторической птицы, относящиеся именно к этому очень важному периоду. Птица была почти взрослой особью, размером с голубя, когда погибла. Скелет птицы сохранился в объёме, и это большая редкость, так как большинство других ископаемых птиц этого периода до нас дошли в «сплющенном» виде, поэтому мы знаем о них по двухмерных отпечаткам. Следовательно, из окаменелости фукуиптерикса мы можем почерпнуть больше анатомической информации, чем из многих других подобных окаменелостей.
Одна деталь поразила исследователей — хотя этот вид и является наиболее анатомически примитивным среди птиц раннего мелового периода, окаменелость особи, к нему принадлежащей, была обнаружена в относительно молодых осадочных породах. В то же время, в более старых отложениях были найдены эволюционно более развитые, чем фукуиптерикс, виды.
«Мы были настолько удивлены, что решили перепроверить — провести анализ заново, так как заподозрили, что сделали ошибку», — рассказал в электронном письме Имай изданию Gizmodo. Но независимо от того, «сколько раз мы перепроверяли наши данные и методы — результат не менялся».
Для проведения анализа Имай и его коллеги тщательно измерили образец и провели сравнительный физический анализ с другими ископаемыми птицами. Палеонтологи не смогли вычленить кости из камня, так как боялись повредить образец. Поэтому они использовали микроКТ (компьютерную томографию) для исследования скелета, не извлекая его из каменной оболочки. Метод аналогичен тому, как работают медицинские рентгеновские лучи, но измерение ведётся с микроскопической точностью, а по результатам строится цифровая 3D-модель.
Физический анализ выявил некоторые отчётливые сходства с археоптериксом: большую грудную кость, несросшиеся кости таза и похожие передние конечности.
«Фукуиптерикс демонстрирует несколько неожиданную комбинацию адаптаций, если рассматривать её в контексте ранних навыков полёта у динозавров, — говорит Деннис Воетен (Dennis Voeten), палеонтолог из Университета Палацкого (чеш. Univerzita Palackého v Olomouci) в Чехии, который не принимал участия в исследовании. — Некоторые плечевые кости и кости крыльев этого вида, которые должны играть важную роль в передвижении по воздуху, кажутся довольно примитивными и в целом похожими на кости самого древнего летающего динозавра, обнаруженного на сегодняшний день — археоптерикса».
Однако, в отличие от археоптерикса, фукуиптерикс имел полностью сформированный пигостиль. Важно отметить, что Имай и его команда не верят, что пигостиль был задействован в полете, и считают, что он в ходе эволюции стал рудиментом сокращающихся хвостов у птичьих динозавров. Авторы полагают, что фукуиптерикс мог летать, но не так же мастерски, как это делают современные птицы, и, вероятно, перемещался по воздуху на короткие дистанции.
Несмотря на гораздо более современный внешний вид хвостовой части, исследователи позиционируют фукуиптерикса «как второго по примитивности летающего динозавра, которого обгоняет по этому качеству только археоптерикс» — из-за его очень примитивных плечевых костей и костей крыла”, — комментирует Воетен.
Обнаружение пигостиля у фукуиптерикса не так важно, как может показаться с точки зрения его эволюционной роли в навыке полёта птиц, но оно очень важно с точки зрения позиционирования этих птиц в филогенетическом древе.
«Пара тероподовых [то есть „не-птичьих“] и нелетающих динозавров, таких как T. rex или раптор, по-видимому, обладали пигостилем», — говорит Имай. «Исследования фукуиптерикса показывают, что эволюция пигостиля насчитывает два независимых кейса — один случай в эволюционной линии фукуиптериксов, и один — в линии современных птиц. Длиннохвостый джехолорнис (Jeholornis) является филогенетически более продвинутым, чем короткохвостый фукуиптерикс. Учитывая, что пигостиль есть и у „не-птичьих“ динозавров (теропод), можно сделать заключение, что пигостиль не обязательно был нужен для полёта».
Майкл Питтман (Michael Pittman), палеонтолог из Лаборатории палеонтологии позвоночных в Университете Гонконга (Vertebrate Palaeontology Laboratory at the University of Hong Kong), не имевший отношения к исследованию, добавил немного деталей к данным выкладкам.
«Самые ранние попадавшиеся людям ископаемые птицы имели длинные хвосты и были найдены в породах южной Германии позднего юрского периода и в породах северо-восточного Китая раннего мелового периода. Особенность фукуиптерикса в том, что его хвост — короткий и заканчивается слитым кончиком, то есть, пигостилем», — поясняет Питтман. «Это удивительно, потому что такой тип хвоста ранее был известен только для ископаемых птиц от более поздних стадий эволюции, например для Jinguofortis, Confuciusornis и Sapeornis. И точно такой же хвост можно наблюдать у живущих ныне птиц».
Питтман также добавил, что открытие важно и в том смысле, что оно расширяет географию находок окаменелостей самых ранних птиц, включая теперь и находку из Японии начала мелового периода.
Воетен добавил, что исследователи представили «подробный обзор фукуиптерикса, который, несомненно, будет подспорьем в задаче восстановления более широкого контекста выработки навыка полёта у ранних птиц», но он указал на одно важное ограничение.
«Было найдено довольно много костей фукуиптерикса, но череп, который обычно предоставляет много информации палеонтологам, к сожалению, слишком повреждён, и не был включён в описание. Поскольку именно череп является носителем многих адаптивных приспособлений, только время покажет, действительно ли этот вид стоит в ряду самых примитивных летающих динозавров. Но исследователи не виноваты в таком состоянии черепа, так как окаменение — редкий процесс, и, поскольку кости летающих животных, как правило, хрупкие, их часто находят уже повреждёнными.
В более концептуальном плане, по словам Воетена, термин «примитивный» не всегда соответствует более ранним стадиям развития во времени. Он поясняет:
Фактически, фукуиптерикс и джехолорнис (Jeholornis) соседствовали на небе с другими разнообразными современными им птичьими динозаврами, которые, вероятно, уже обладали намного более продвинутыми приспособлениями для полёта. Фукуиптерикс появился на горизонте через 35 миллионов лет после появления археоптерикса, и поэтому он мог и не сохранить точные приспособления, которые позволили самым первым летающим динозаврам подняться в небо. Тем не менее, он хорошо вписывается в теорию, которая набирает обороты в течение последних нескольких лет.
Традиционно считалось, что эволюция навыков полёта у динозавров началась с одного вида, который привёл к появлению всех других летающих динозавров, а затем и к появлению современных птиц. Но теперь мы начинаем понимать, что, возможно, Мезозой был этапом, когда эволюция проводила разнообразные «лётные» эксперименты над динозаврами, и наверняка не ограничивалась одним видом. Поскольку похожий образ жизни может приводить к сходным адаптациям скелета, упорядочение родовых и видовых связей разнообразных групп птичьих динозавров может оказаться гораздо более сложной задачей, чем сейчас считают. Современные птицы, у которых адаптации для полёта очень продвинутые, наследуют единственным динозаврам, которые пережили мел-палеогеновое вымирание. Поэтому сегодня мы не можем сравнить стиль полёта птиц с другими, может быть, более примитивными стилями полёта других «пернатых». Именно поэтому интерпретировать странные мезозойские эксперименты с полётом — очень сложно, но и очень важно для восстановления картины об утраченном разнообразии динозавров.
Забавно, как работает наука. Когда определённая область находится в зачаточной стадии, могут появиться чрезмерно упрощённые теории. Но они кажутся простыми только тогда, когда мы оглядываемся на них из текущего момента. То, что было в реальности, почти всегда сложнее простых теорий, и иллюстрация тому — человеческая эволюция. Чем больше мы узнаём о прошлом, тем сложнее оно нам кажется. Но то, что сейчас представляется невероятно сложным, может в будущем показаться чрезвычайно простым.
И нам нужно продолжать копать, в прямом и переносном смысле, чтобы получить больше данных.
Автор: Джордж Дворски (George Dvorsky), Перевод: Александра «Renoire» Алексеева