Новые окаменелости пересматривают эволюционное дерево динозавров


«Здесь есть очень небольшая впадина, – говорит Стерлинг Несбитт, поднимая на свет окаменелость размером с ладонь. Окаменелость, тазовая кость, принадлежала существу под названием Teleocrater rhadinus. Тонкая, 2-метровая рептилия бегала на четвереньках и жила 245 миллионов лет назад, от 10 миллионов до 15 миллионов лет раньше, чем ученые думали до этого.

Стерлинг Несбитт, палеонтолог из Virginia Tech в Блэксбурге, наклоняет кость к свету, освещая небольшую впадину в окаменелости. Вмятина размером с отпечаток пальца указывает на место, где кость ноги подходит к тазу. В настоящем динозавре там будет отверстие в тазобедренном суставе, а не только впадина. Ямочка похожа на развивающийся стоп-флаг: Нет, это не динозавр.

Отверстие в тазобедренном суставе, вероятно, помогало динозаврам удерживать ноги под их телами, а не разводить по сторонам, как конечности у крокодила. До недавнего времени это отверстие было одним из характерных особенностей, используемых для определения динозавров.

Другим признаком была особая депрессия (углубление) в верхней части черепа. Пока не появился Teleocrater. Существо предшествовало динозаврам, но у него также было углубление на черепе, как у динозавров.

Один раз длинный список «определенно динозавров» уже несколько раз сокращался благодаря новым открытиям близких родственников динозавров, таких как Teleocrater. С апрельским докладом о черепе Teleocrater в 2017 году еще одна особенность была удалена из перечня.

Сегодня только одна особенность уникальна для динозавров, большой и разнообразной группы животных, живших на Земле в течении 165 миллионов лет до тех пор, пока комбинация катаклизмов в виде падения астероида и извержений вулканов не уничтожили всех динозавров примерно 66 миллионов лет назад.

«Меня часто спрашивают «что определяет динозавра?», – говорит Рэндалл Ирмис, палеонтолог из Музея естественной истории штата Юта в Солт-Лейк-Сити. 10-15 лет назад ученые перечислили бы, возможно, с полдюжины функций, говорит он. «Единственная, о которой все еще говорят теперь, – это отверстие в тазобедренном суставе».

Обилие недавних открытий динозаморфов, группы, которая включает в себя
существа, похожие на динозавров, которые жили прямо перед ранними динозаврами и рядом с ранними динозаврами, не просто ставят под сомнение диагностические признаки. Они пересматривают давние идеи о генеалогическом дереве динозавров.

«Что такое ?» – говорит Несбитт. «Теперь это по сути произвольно».

Вчерашняя диагностика
Сегодня только одна ископаемая особенность может быть отнесена исключительно к Динозаврам: полное отверстие в тазобедренном суставе.
Несколько других, включая четыре ниже, больше не являются верными знаками динозавров:
1. До тех пор, пока Teleocrater не появился, только динозавры, как известно, имели глубокую впадину в верхней части черепа, место прикрепления для некоторых мышц челюсти, вероятно, связанных с силой укуса.

2. Динозавры и некоторые другие динозаморфы, такие как Silesaurus opolensis, имеют увеличенный гребень на плечевой кости, где прикреплены мышцы.

3. Наряду с динозаврами, динозаморфы S. opolensis и Asilisaurus kongwe, возможно, имели эпипофизы, костные выступы в задней части шейных позвонков.

4. Дополнительный (четвертый) участок прикрепления мышц, называемый вертелом, в точке на бедре, также встречается у динозаморфа Marasuchus lilloensis.

Источники: S.J. Nesbitt и др. / Nature 2017; С.Л. Brusatte et al / Earth-Science Reviews 2010

 

Общие черты

В 1841 году британский палеонтолог сэр Ричард Оуэн придумал термин «динозавр». Оуэн размышлял о ископаемых останках трех гигантских существ – плотоядных по имени Мегалозавр, растительного Игуанодона и бронированного Hylaeosaurus. Он решил, что эти животные имеют несколько важных отличительных особенностей, которые роднят их друг с другом, но не с другими животными.

В частности, гигантские ноги существ были в вертикальном положении и расположены под их телами, и у каждого из животных было пять позвонков, соединенных вместе и прикрепленных к тазу.

Оуэн решил, что животные должны быть биологически классифицированы как их собственная группа, или таксон. Он назвал группу «Динозаврия» или «страшные ужасные ящеры».

В дни Оуэна было немного легче определить сходство между окаменелостями, говорит палеонтолог Стивен Брусатте из Университета Эдинбурга. «В то время было мало динозавров. Но чем больше окаменелостей вы находите, тем более сложными становятся образцы», – говорит он. «С каждым новым открытием вы получаете другое представление о том, какие функции определяют динозавров».

Оставшиеся в живых Динозавры

Наибольшее исчезновение видов на Земле, «Великое вымирание», произошло около 252 миллионов лет назад в конце пермского периода. Около 96 процентов морских видов и 70 процентов наземных видов исчезли.

В последующий триасовый период, охватывающий от 252 миллионов до 201 миллионов лет назад, появился новый вид рептилий. Это было время динозаморфов, крокодилов (предков крокодилов) и, конечно же, самих динозавров. Никто точно не знает, когда возникли динозавры, хотя, вероятно, это было около 225-230 миллионов лет назад.

В течение десятков миллионов лет динозавры жили рядом с другими рептилиями. Но в конце триаса драматическое изменение климата сыграло свою роль в еще одном массовом исчезновении видов. Динозавры как-то выжили и продолжили доминировать над планетой в юрский период.

находки пересмотрели старые взгляды на динозавров
Изображение: NICOLLE RAGER FULLER

Палеонтологи когда-то полагали, что динозавры были более развитыми, с физическими особенностями, которые помогли им перехитрить других рептилий. «Но это не подтверждают новые родственники динозавров, – говорит Несбитт. Исследователи обнаружили, что динозавры и динозаморфы очень похожи.

В новых находках динозаморфных окаменелостей обнаруживается повторяющийся образец параллельной эволюции, такой как удлинение ног или наличие ног, ориентированных непосредственно под телом. Короче говоря, Стерлинг Несбитт утверждает, что динозавры «не делают ничего такого, что не делают их ближайшие родственники».

По следам этих открытий многие палеонтологи подозревают, что причиной быстрого расширения динозавров в юрском периоде является просто то, что существа воспользовались внезапной доступностью экологических ниш, оставленных их давно умершими двоюродными братьями из триаса.

Но это не объясняет, почему динозавры пережили исчезновение в конце триаса, в то время как их динозаморфные кузены (и большинство крокодилов) вымерли. Это вопрос, на который никто еще не ответил.

Возможно, у динозавров были некоторые анатомические характеристики, которые помогли им выжить, – говорит Макс Лангер, палеонтолог из Университета Сан-Паулу. «Но мы к сожалению не знаем, каковы были эти особенности».

Поиск генеалогического древа

Чтобы идентифицировать животное, по оставшимся ископаемым костям, палеонтологи тщательно работали над каждой костью, отмечая каждый удар, углубление и отверстие, измеряя длину большеберцовой кости или считая фаланги на передней конечности.

До того, как появились мощные компьютеры, ученые построили эволюционные деревья, отметив, какие виды имеют разные шишки и бороздки, и оценивая, были ли унаследованы эти признаки (также называемые персонажами) от общего предка или переданы потомкам.

Лангер называет этот подход к филогенетическим анализам «старомодным». Сегодня ученые используют компьютерные алгоритмы, чтобы помочь построить сложные филогенетические или эволюционные деревья.

Но ископаемые символы по-прежнему являются необработанными данными, необходимыми для создания таких эволюционных деревьев. Различные исследователи могут выбирать различные функции для рассмотрения и могут также интерпретировать окаменелости по-разному.

Эти проблемы вызвали трудности у исследователей динозавров в прошлом году, когда команда предложила фундаментальную реорганизацию эволюционного дерева динозавров.

Около 130 лет основная структура семейного древа динозавров считалась относительно стабильной. Динозавры были разделены на две основные линии, основанные на форме бедер. Обе линии имели отверстие в тазобедренном суставе, все еще считающееся уникальным для всех динозавров.

Семейное дерево динозавров имеет три основные ветви: травоядные орнитишианцы, зауроподы с длинными шеями и хищники тероподы. Их отношения могут меняться.
Ранее считалось, что зауроподы и тероподы более тесно связаны друг с другом, чем с орнитишианцами.В марте 2017 года заключил, что орнитишианцы и тероподы тесно связаны между собой.Анализ в ноябре 2017 года оставил в силе традиционную точку зрения, но обнаружил, что другие почти одинаково вероятны.

 

Одна линия, известная как Орнитишианцы (трицератопсы), имела лобную кость, которая указывала вниз на хвост. В эту группу входят гигантские травоядные животные, такие как трехрогий Трицератопс и Торозавр.

Лобовидная кость другой линии указывала вниз на тазобедренную форму, разделяемую зауроподами, такими как Брахиозавр и плотоядными тероподами, такими как Тиранозавр (Tyrannosaurus rex).

С такими сходствами, зауроподы и тероподы долгое время считались более близкими «сестринскими» группами, тогда как орнитишианцы считались более далекими родственниками.

Но в марте 2017 года, доктор философии Мэтью Барон и палеонтолог позвоночных Дэвид Норман из Университета Кембриджа, вместе с палеобиологом Полом Барреттом из Музея естественной истории в Лондоне, предложили продолжить эту давнюю договоренность.

В основе их статьи, опубликованной в Nature, было наблюдение, что орнитишианцев несколько упускали из виду в предыдущих филогенетических анализах. Травоядные орнитишианцы были действительно разнообразной группой, с захватывающим множеством наростов, рогов и гребней.

Тиранозавр Рекс
Тиранозавр Рекс

Поэтому исследователи решили посмотреть, как будет выглядеть семейное древо, если бы анализ включал в себя еще много орнитишианских видов. В состав команды входило около 457 различных ископаемых персонажей из 74 видов всех видов динозавров и родственников динозавров.

Они перетасовали три большие группы, поставив орнитишиан и тероподов вместе в новую группу и предположив, что зауроподы отделились раньше.

Мэтью Барон и его соавторы обнаружили, что орнитишианцы имели более 20 общих черт с хищными тероподами.

Исследование произвело фурор, но многие палеонтологи были скептичны. Брусатте говорит, что основания для пересмотра эволюционного дерева, на котором стояли десятилетия предыдущих филогенетических анализов, должны быть очень убедительными.

Действительно, одним из вопросов, возникших в результате исследования, было то, насколько субъективным может быть  филогенетический анализ, говорит Ирмис. Он говорит, что каждый вид исследования включает в себя четкое влияние того, какое получается дерево. Кроме того, он добавляет: «Небольшое различие в том, как один человек интерпретирует анатомию окаменелости или конкретного персонажа, может иметь кумулятивно огромную разницу».

Лангер, Брусатте и несколько их коллег решили заняться интерпретацией персонажа проблемы. «Когда исследование вышло, было много волнения», – говорит Брусатте. «Но многие из нас сразу заметили, что описания персонажей не было большим». Было высказано опасение, что если окаменелости не будут тщательно изучены и персонажи будут правильно оценены, эти ошибки могут значительно исказить итоговые результаты.

Поэтому исследователи разделили задачу путешествия по всему миру, чтобы посетить все ископаемые, включенные в оригинальный отчет, и пересмотреть все 457 персонажей, описанных в нем – лично. «Это было, по сути, повторение исследования», – говорит Брусатте.

Команда ожидала поставить под сомнение эволюционное дерево, построенное Мэтью Бароном, Норманом и Барреттом, или, возможно, полностью развенчать его. Но этого не произошло.

Лангер, Брусатте и их соавторы сообщили в ноябре прошлого года в издании Nature, что их анализ показал, что оригинальное, 130-летнее эволюционное дерево по-прежнему наилучшим образом соответствовало набору данных динозавров, используемому командой Мэтью Барона.

Но, как они обнаружили, исходное дерево не было более вероятным, чем новое эволюционное дерево. «Это то, что действительно удивило нас: это не был статистически значимый результат», – говорит Брусатте. Фактически, часто принимаемое дерево было даже не намного более вероятным, чем более древнее, третье эволюционное дерево, которое сгруппировало орнитишианцев ближе к другим травоядным животным зауроподам.

«В настоящее время существует большая неопределенность в отношении ранних динозавров и основных структур генеалогического древа динозавров”, – заключили исследователи. «Кажется, что поток новых открытия за последние десятилетия вызвал неожиданную сложность».

Брусатте добавляет: «Мы еще не должны переписывать учебники. Но то, в чем мы раньше были уверены, теперь представляется уже не таким ясным».

 

Заколдованный круг

Как разные группы динозавров связаны друг с другом, может показаться инсайдерской информацией, говорит Несбитт. Но эволюционное дерево является общей основой, в рамках которой исследователи могут обсуждать эволюцию динозавров, происхождение динозавров и то, что связывает всех динозавров вместе. «Это может затрудняет задание вопросов о том, как развиваются их функции, если мы не можем иметь согласованную таксономию», – добавляет он.

Точно так же без согласованного эволюционного дерева трудно понять, какие анатомические признаки следует за деревом – например, все, что могло помочь динозаврам выжить в конце триасового периода. Лангер говорит, что каждое расположение эволюционного дерева подчеркивает различные особенности. «Если вы не знаете, как устроено дерево, вы не можете сказать, какая особенность характеризует динозавров».

Трудная проблема вращается вокруг того, с чего нужно начать: как определить динозавра или как перерисовать семейное дерево динозавров?

Но Лангер предлагает, в ответе на этот вопрос вернуться к ископаемым. В статье Лангера и его соавторов они обращаются к исследователям с просьбой выполнять рутинную работу. «Мы предложили  больше выполнять … анатомических описаний и определения персонажей», – говорит Лангер.

Поиск Телеократера

Когда Несбитт держит в руках тазовую кость Телеократера (Teleocrater rhadinus), он поворачивается к высокому шкафу широких ящиков. Он раскрывает ящик, заполненный десятками тщательно маркированных коробок, каждая из которых содержит одну или несколько костей Телеократера, собранных во время экспедиции 2015 года в Танзанийском бассейн Рухуху.

У динозаморфа рода Teleocrater была депрессия черепа, которая ранее считалась уникальной для динозавров.
Изображение: MUSEO ARGENTINO DE CIENCIAS NATURALES “BERNARDINO RIVADAVIA”

Первые известные ископаемые рода Teleocrater rhadinus, до настоящего времени единственного вида рода Teleocrater, были фактически обнаружены в 1930-х годах. Но эти окаменелости – несколько кусочков позвонков, таза и конечности – в течение нескольких десятилетий находились в Лондонском музее естественной истории.

Бассейн Рухуху, район возрастом от 247 миллионов до 242 миллионов лет назад, был популярным местом в триасе.

Участок содержит множество окаменелостей, разнообразные сообщества триасовых животных, включая родственников крокодилов, гигантских амфибий и древних родственников современных млекопитающих, называемых цинодонтами.

В 2010 году Несбитт описал вид динозоморфа из бассейна Рухуху, получивший название Asilisaurus kongwe. Но в своей экспедиции в 2015 году он надеялся найти больше доказательств, которые помогут идентифицировать таинственного Телеократера – возможно, даже его череп.

Его команда обнаружила три находки, включая череп и челюсть. Череп был особенно захватывающей находкой, потому что он показал команде, что Teleocrater  явно не динозавр, но он имел депрессию черепа, как настоящий динозавр.

Палеонтологи склонны утверждать, что найти больше окаменелостей ранних динозавров и их близких родственников – самый надежный способ заполнить пробелы о том, как развивались существа и выяснить их родословную.

Стердинг Несбитт смеется. «Теперь у нас есть еще больше окаменелостей, – говорит он, – и все это пока бесполезно».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0 0 голос
Рейтинг
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Share via
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: