Новое исследование показывает, как у птерозавров развился мозг, готовый к полёту

В новом исследовании международная группа учёных использовала методы 3D-визуализации высокого разрешения, включая микроКТ-сканирование, для реконструкции формы мозга более трёх десятков видов. Среди них птерозавры, их близкие родственники, ранние динозавры и предшественники птиц, современные крокодилы и птицы, а также широкий спектр триасовых архозавров. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

Древнейшие известные птерозавры жили примерно 220 миллионов лет назад и уже были животными, способными к активному полету, — способность, которая позднее независимо развилась среди паравианских динозавров, группы, в которую входят современные птицы и их ближайшие нептичьи родственники.

Полет — сложный способ передвижения, требующий физиологической адаптации и радикальной трансформации строения тела, включая изменения пропорций тела, специализированный покров и приобретение новых нейросенсорных возможностей.

Хотя птерозавры и птицы развили различные скелетные и покровные адаптации для полета, предполагается, что у них есть общие нейроанатомические черты, связанные с передвижением в воздухе.

«Наши результаты подтверждают тот факт, что увеличенный мозг, наблюдаемый у современных птиц и, предположительно, у их доисторических предков, не был движущей силой способности птерозавров к полету», — говорит Маттео Фаббри из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса. «Наше исследование показывает, что птерозавры научились летать на ранних этапах своего существования, и что при этом их мозг был меньше, чем у настоящих нелетающих динозавров».

Чтобы выяснить, приобрели ли птерозавры способность летать иначе, чем птицы и летучие мыши, ученые изучили эволюционное древо рептилий, чтобы проследить эволюцию формы и размера мозга птерозавров и найти подсказки, которые могли бы привести к развитию способности к полету.

Особое внимание они уделили области, отвечающей за зрение, — зрительной доле, рост которой, как считается, связан со способностью летать.

Используя компьютерную томографию и программное обеспечение для обработки изображений, которое позволило авторам извлечь информацию о нервной системе ископаемых, исследователи сосредоточились на ближайшем родственнике птерозавров — иксалерпетоне, виде нелетающих древесных лагерпетид , которые обитали в Бразилии в триасовый период около 233 миллионов лет назад.

«В мозге лагерпетида уже были обнаружены особенности, связанные с улучшенным зрением, включая увеличенную зрительную долю — адаптацию, которая впоследствии могла помочь их родственникам-птерозаврам подняться в небо», — сказал Марио Бронцати, исследователь из Тюбингенского университета.

«У птерозавров также имелась более крупная зрительная доля», — сказал Фаббри.

Однако в остальном имелось очень мало сходств в форме и размере мозга птерозавров и мозга ближайшего родственника летающей рептилии — лагерпетида.

«Немногие сходства позволяют предположить, что летающие птерозавры, появившиеся вскоре после лагерпетид, вероятно, приобрели способность летать в результате резкого скачка в момент своего возникновения», — сказал Фаббри. «По сути, мозг птерозавров быстро трансформировался, приобретая все необходимое для полета с самого начала».

В отличие от этого, считается, что современные птицы освоили полет в ходе постепенного, более постепенного процесса, унаследовав определенные черты, такие как увеличенный головной мозг, мозжечок и зрительные доли от своих доисторических родственников, и позднее адаптировав их для возможности полета.

Эту теорию подтверждает исследование 2024 года, которое указало на то, что расширение мозжечка является ключом к полету птиц.

Мозжечок, расположенный в задней части мозга, помимо прочего регулирует и контролирует движение мышц.

В ходе дальнейших исследований ученые проанализировали мозговые полости окаменелостей крокодилов и ранних вымерших птиц и сравнили их с мозговыми полостями птерозавров.

Они определили, что мозг птерозавра имел умеренно увеличенные полушария, схожие по размеру с мозговыми полостями современных птиц, по сравнению с мозговыми полостями других динозавров.

«Открытия на юге Бразилии дали нам замечательные новые знания о происхождении основных групп животных, таких как динозавры и птерозавры», — сказал Родриго Темп Мюллер из Федерального университета Санта-Марии. «С каждой новой находкой и исследованием мы получаем более четкое представление о том, какими были ранние родственники этих групп. Еще несколько лет назад это было почти немыслимо».

«В будущем более глубокое понимание того, как структура мозга птерозавров, а также их размер и форма, обеспечивали возможность полета, станет важнейшим шагом на пути к более точному пониманию основных биологических законов полета», — сказал Фаббри.