Открытие запястной кости динозавра меняет понимание эволюции полета

Фото из открытых источников

Анализ окаменелостей двух динозавров-теропод показал, что в их запястьях имелась особая разновидность запястной кости (гороховидная кость), которая считается важной для полета птиц.

Это открытие, сделанное группой исследователей под руководством Джеймса Наполи из Университета Стоуни-Брук, опровергает предыдущие исследования, согласно которым у теропод не было гороховидной кости, характерной для птиц. Их открытие, опубликованное в журнале Nature, открывает возможность того, что эволюция способности к полёту у динозавров «всёцело была связана с запястьем».

Долгие годы идентификация одной из костей запястья птиц оставалась научной загадкой, пока исследователи не доказали, что это гороховидная кость. Эта кость изначально была сесамовидной, подобно надколеннику, и сместилась из своего первоначального положения в запястье, заменив локтевую кость, другую кость запястья. Её положение у современных птиц, по-видимому, способствует формированию связей, позволяющих птицам автоматически складывать крылья при сгибании локтя.

Форма кости — с большой V-образной выемкой — также позволяет гороховидной кости птиц обхватывать кости кисти, предотвращая их вывих во время полёта. Таким образом, эта кость является важной частью передней конечности птицы и критически важна для полёта.

Были проанализированы два типа окаменелостей динозавров: троодонтид — птицеподобный раптор, родственник велоцираптора, и овирапторид — странное птицеподобное всеядное животное с длинной шеей и беззубым клювом.

Идентификация гороховидной кости у теропод стала возможной благодаря исключительной сохранности динозавров, а также использованию компьютерной томографии высокого разрешения, которая позволила им выделить кости запястья в цифровом виде. Образцы динозавров, использованные для анализа, были предоставлены в рамках соглашения о сотрудничестве с Американским музеем естественной истории и Монгольской академией наук.

3D-визуализации наглядно демонстрируют, что крошечные, похожие на бусины запястные кости представляют собой переместившиеся гороховидные кости — первые, когда-либо идентифицированные у нептичьих динозавров, — запечатленные на переходной стадии их эволюции.

«Мы считаем, что это первый случай идентификации мигрировавшего гороховидного динозавра, не относящегося к птицам и питающегося мясом», — говорит Наполи, ведущий автор, палеонтолог позвоночных и биолог-эволюционист, а также научный сотрудник кафедры анатомических наук в Медицинской школе эпохи Возрождения при Университете Стоуни-Брук.

«Хотя мы в настоящее время точно не знаем, сколько раз динозавры учились летать, интригует тот факт, что эксперименты с полётом у этих существ начались только после того, как гороховидная кость мигрировала в запястный сустав. Таким образом, возможно, это положило начало автоматизированным механизмам, обнаруженным у современных птиц, хотя нам потребуется проверить эту гипотезу, проведя дополнительные исследования и анализ костей запястья динозавров», — объясняет он.

Рассматривая свои открытия в эволюционном контексте, они определили, что гороховидная кость заняла своё птичье положение не внутри птиц, а в результате возникновения группы Pennaraptora — группы тероподовых динозавров, включающей дромеозавридов, таких как велоцираптор, троодонтиды и овирапторозавры. В целом, это группа динозавров, у которых начали появляться такие птицеподобные черты, как оперённые крылья, и у которых полёт эволюционировал как минимум дважды, а возможно, и до пяти раз.

Наполи и соавторы пишут, что их результаты «явно показывают, что топологическая и функциональная замена локтевой кости гороховидной произошла гораздо глубже в истории теропод, чем считалось ранее, и была поэтапным процессом… За последние несколько десятилетий наши знания об анатомии и эволюции динозавров-теропод расширились в геометрической прогрессии, и многие из них показывают, что классические «птичьи» черты, такие как тонкостенные кости, увеличенный мозг и перья, характерны для более широких групп динозавров -теропод. Наши результаты показывают, что строение запястья птиц не является исключением и следует топологическим закономерностям, заложенным при происхождении Pennaraptora».