Исследователи из Кембриджского университета и Маастрихтского музея естествознания обнаружили, что одна из ключевых особенностей черепа, которая характеризует 99% современных птиц, — подвижный клюв — развилась до массового вымирания, унесшего жизни всех крупных динозавров 66 миллионов лет назад.

Это открытие также предполагает, что черепа страусов, эму и их родственников эволюционировали «назад», вернувшись к более примитивному состоянию после того, как возникли современные птицы.

Используя методы компьютерной томографии, команда Кембриджа идентифицировала кости неба или нёба нового вида крупных древних птиц, которых они назвали Janavis finalidens . Он жил в самом конце эпохи динозавров и был одной из последних когда-либо живших зубатых птиц. Расположение его нёбных костей показывает, что у этой «птицы-динозавра» был подвижный, ловкий клюв, почти неотличимый от клюва большинства современных птиц.

Более века предполагалось, что механизм, обеспечивающий подвижный клюв, развился после вымирания динозавров. Однако новое открытие, о котором сообщается в журнале Nature, предполагает, что наше понимание того, как появился череп современной птицы, нуждается в переоценке.

Каждый из примерно 11 000 видов птиц на Земле сегодня классифицируется в одну из двух всеобъемлющих групп в зависимости от расположения их нёбных костей. Страусы, эму и их родственники классифицируются как палеогнаты, или группа «древняя челюсть», что означает, что, как и у людей, их нёбные кости срослись в твердую массу.

Все остальные группы птиц классифицируются как неогнаты, или группа «современных челюстей», что означает, что их нёбные кости соединены подвижным суставом. Это делает их клювы гораздо более ловкими, полезными для строительства гнезд, ухода за собой, сбора пищи и защиты.

Эти две группы были первоначально классифицированы Томасом Хаксли, британским биологом, известным как «Бульдог Дарвина» за его активную поддержку теории эволюции Чарльза Дарвина. В 1867 году он разделил всех ныне живущих птиц на «древние» и «современные» челюстные группы. Предположение Хаксли заключалось в том, что «древняя» конфигурация челюсти была исходным состоянием современных птиц, а «современная» челюсть возникла позже.

«С тех пор это предположение принимается как данность», — сказал доктор Дэниел Филд из Кембриджского отделения наук о Земле, старший автор статьи. «Основная причина, по которой это предположение сохранилось, заключается в том, что у нас не было хорошо сохранившихся ископаемых нёбов птиц того периода, когда возникли современные птицы».

Окаменелость Janavis была найдена в известняковом карьере недалеко от бельгийско-голландской границы в 1990-х годах и впервые была изучена в 2002 году. Она датируется 66,7 миллионами лет назад, в последние дни существования динозавров. Поскольку окаменелость заключена в скале, ученые в то время могли основывать свои описания только на том, что они могли видеть снаружи. Они описали куски кости, торчащие из скалы, как фрагменты черепа и плечевых костей, и положили ничем не примечательную окаменелость обратно в хранилище.

Почти 20 лет спустя окаменелость была предоставлена ​​группе Филда в Кембридже, и доктор Хуан Бенито, в то время аспирант, начал рассматривать ее по-новому.

«С тех пор, как эта окаменелость была впервые описана, мы начали использовать компьютерную томографию окаменелостей, которая позволяет нам видеть сквозь скалу и просматривать всю окаменелость», — сказал Бенито, ныне работающий в Кембридже и ведущий автор статьи. «Мы возлагали большие надежды на эту окаменелость — изначально говорили, что она состоит из материала черепа, который не часто сохраняется, но мы не смогли увидеть ничего похожего на череп на наших компьютерных томограммах, поэтому мы сдались. и отложите окаменелость в сторону».

В первые дни изоляции от Covid-19 Бенито снова достал окаменелость. «Более ранние описания окаменелости просто не имели смысла — там была кость, которая меня действительно озадачила. Я не мог понять, как то, что сначала было описано как плечевая кость, могло на самом деле быть плечевой костью», — сказал он.

«Это было мое первое личное общение за последние несколько месяцев: у нас с Хуаном была социальная дистанцированная встреча на открытом воздухе, и он передал мне загадочную ископаемую кость», — сказал Филд, который также является куратором отдела орнитологии в Кембриджском музее зоологии. «Я мог видеть, что это была не плечевая кость, но в ней было что-то знакомое».

«Тогда мы поняли, что видели подобную кость раньше в черепе индейки», — сказал Бенито. «И из-за исследований, которые мы проводим в Кембридже, у нас в лаборатории есть такие вещи, как черепа индейки, поэтому мы принесли одну, и две кости были почти идентичными».

Осознание того, что кость была костью черепа, а не плечевой кости, привело исследователей к выводу, что состояние несросшейся «современной челюсти», которое есть у индеек, развилось до состояния «древней челюсти» страусов и их родственников. По неизвестной причине сросшиеся нёба страусов и сородичей должны были развиться в какой-то момент после того, как уже появились современные птицы.

Две ключевые характеристики, которые мы используем, чтобы отличить современных птиц от их предков-динозавров, — это беззубый клюв и подвижная верхняя челюсть. В то время как у Janavis finalidens все еще были зубы, что делало его досовременной птицей, строение его челюсти было современным, подвижным.

«Используя геометрический анализ, мы смогли показать, что форма ископаемой кости неба была очень похожа на форму кости живых кур и уток», — сказал Пей-Чен Куо, соавтор исследования. Соавтор Клара Видриг добавила: «Удивительно, но кости птичьего неба, которые меньше всего похожи на кости Джанависа , принадлежат страусам и их родственникам». И Куо, и Видриг являются аспирантами лаборатории Филда в Кембридже.

«Эволюция не происходит по прямой линии», — сказал Филд. «Эта окаменелость показывает, что подвижный клюв — состояние, которое мы всегда считали более поздним, чем происхождение современных птиц, — на самом деле развился до того, как появились современные птицы. более века».

Исследователи говорят, что, хотя это открытие не означает, что нужно перерисовать все генеалогическое древо птиц, оно переписывает наше понимание ключевой эволюционной особенности современных птиц.

А что случилось с Джанависом ? Он, как и крупные динозавры и другие зубатые птицы, не пережил массового вымирания в конце мелового периода. Исследователи говорят, что это может быть связано с его большими размерами: Джанавис весил около 1,5 килограмма и был размером с современного стервятника. Вполне вероятно, что более мелкие животные, такие как «чудо-курица», идентифицированная Филдом, Бенито и их коллегами в 2020 году, которая происходит из того же района и жила рядом с Джанависом, имели преимущество на этом этапе истории Земли, поскольку им приходилось есть меньше. выжить. Это было бы полезно после того, как астероид упал на Землю и нарушил глобальные пищевые цепи.