Мозг птицы эпохи динозавров раскрывает корни птичьего интеллекта

«Уникальная» находка окаменелостей может изменить наше понимание того, как развивался уникальный мозг и интеллект современных птиц, что является одной из самых неразрешимых загадок эволюции позвоночных.

Исследователи обнаружили удивительно хорошо сохранившуюся ископаемую птицу, размером примерно со скворца, из мезозойской эры. Полный череп сохранился почти нетронутым: редкость для любой ископаемой птицы, но особенно для такой древней, что делает эту находку одной из самых значительных в своем роде.

Необычайная трехмерная сохранность черепа позволила исследователям во главе с Кембриджским университетом и Музеем естественной истории округа Лос-Анджелес провести цифровую реконструкцию мозга птицы, которую они назвали Navaornis hestiae. Наваорнис жил примерно 80 миллионов лет назад на территории современной Бразилии, до массового вымирания, в результате которого погибли все нептичьи динозавры.

Исследователи говорят, что их открытие, опубликованное в журнале Nature, может стать своего рода «Розеттским камнем» для определения эволюционного происхождения современного птичьего мозга. Ископаемое заполняет 70-миллионный пробел в нашем понимании того, как развивался мозг птиц: между археоптериксом возрастом 150 миллионов лет, самым ранним известным птицеподобным динозавром, и птицами, живущими сегодня.

У наваорниса был больший головной мозг, чем у археоптерикса, что говорит о том, что у него были более развитые когнитивные способности, чем у самых ранних птицеподобных динозавров. Однако большинство областей его мозга, таких как мозжечок, были менее развиты, что говорит о том, что у него еще не развились сложные механизмы управления полетом, как у современных птиц.

«Структура мозга наваорниса практически полностью промежуточная между археоптериксом и современными птицами — это один из тех моментов, когда недостающая часть подошла идеально», — сказал соавтор исследования доктор Гильермо Навалон с кафедры наук о Земле Кембриджского университета.

Наваорнис назван в честь Уильяма Навы, директора Музея палеонтологии Марилии в бразильском штате Сан-Паулу, который обнаружил окаменелость в 2016 году на участке в соседнем районе Президенти-Пруденти. Десятки миллионов лет назад это место, вероятно, было сухой зоной с медленно текущими ручьями, что позволило ископаемому прекрасно сохраниться.

Благодаря такой сохранности исследователи смогли использовать передовую технологию микро-КТ-сканирования для реконструкции черепа и мозга птицы с поразительной точностью.

«Эта окаменелость действительно настолько уникальна, что я был поражен с того момента, как впервые ее увидел, и до того момента, как закончил собирать все кости черепа и мозг, что позволило нам в полной мере оценить анатомию этой ранней пташки», — сказал Навалон.

«Современные птицы обладают одними из самых развитых когнитивных способностей в животном мире, сравнимых только с млекопитающими», — сказал старший автор исследования профессор Дэниел Филд из Кембриджа. «Но ученые изо всех сил пытались понять, как и когда развился уникальный мозг и выдающийся интеллект птиц — ученые ждали открытия ископаемого, точно такого же, как это».

До этого открытия знания об эволюционном переходе между мозгом археоптерикса и современных птиц практически отсутствовали.

«Это представляет собой почти 70 миллионов лет эволюции птиц, в ходе которой возникли все основные линии мезозойских птиц, включая первых представителей птиц, живущих сегодня», — сказал Навалон. «Наваорнис находится прямо посередине этого 70-миллионного промежутка и информирует нас о том, что произошло между этими двумя эволюционными точками».

Хотя на первый взгляд череп наваорниса несколько напоминает череп небольшого голубя, при более внимательном рассмотрении становится ясно, что это вовсе не современная птица, а представитель группы ранних птиц, называемых энанциорнисами, или «птицами-противоположностями».

«Противоположные птицы» отделились от современных птиц более 130 миллионов лет назад, но имели сложные перья и, вероятно, были хорошими летунами, как и современные птицы. Однако анатомия мозга наваорниса ставит новый вопрос: как противоположные птицы управляли своим полетом без полного набора функций мозга, наблюдаемых у современных птиц, включая расширенный мозжечок, который является центром пространственного контроля у современных птиц?

«Эта окаменелость представляет собой вид, находящийся в середине эволюционного пути познания птиц», — сказал Филд. «Его когнитивные способности могли дать наваорнису преимущество при поиске пищи или убежища, и он мог быть способен на сложные брачные демонстрации или другое сложное социальное поведение».

«Это открытие показывает, что некоторые птицы, летавшие над головами динозавров, уже имели полностью современную геометрию черепа более 80 миллионов лет назад», — сказал соавтор исследования Луис Чиаппе из Музея естественной истории округа Лос-Анджелес.

Хотя наваорнис является одной из наиболее хорошо сохранившихся окаменелостей птиц, когда-либо найденных в мезозойскую эру, исследователи полагают, что многие другие находки с бразильского участка, где он был найден, могут пролить свет на эволюцию птиц.

«Это может быть всего лишь одна окаменелость, но это ключевой элемент в головоломке эволюции мозга птиц», — сказал Филд. «С наваорнисом мы получили более четкое представление об эволюционных изменениях, которые произошли между археоптериксом и современными разумными, поведенчески сложными птицами, такими как вороны и попугаи».

Хотя это открытие является значительным прорывом, исследователи говорят, что это только первый шаг в понимании эволюции интеллекта птиц. Будущие исследования могут раскрыть, как наваорнис взаимодействовал со своей средой, помогая ответить на более широкие вопросы об эволюции познания птиц с течением времени.

Наваорнис — самый молодой представитель квартета ископаемых птиц мезозойского периода, описанных исследовательской группой Филда с 2018 года. Он присоединился к ихтиорнису, астериорнису («чудо-курице») и янавису.

Работа группы над новыми открытиями ископаемых в сочетании с передовыми методами визуализации и анализа позволила получить фундаментальные знания о происхождении птиц — самой разнообразной группы современных позвоночных животных.