Палеонтологи выясняют, когда и как у птиц появились крылья

Все современные птицы, способные летать, имеют особую структуру крыла, называемую пропатагиумом (часть летательной перепонки), без которой они не могли бы летать. Эволюционное происхождение этой структуры остается загадкой, но новое исследование предполагает, что она возникла у нептичьих динозавров. Открытие получено в результате статистического анализа суставов конечностей, сохранившихся в окаменелостях, помогает заполнить некоторые пробелы в знаниях о происхождении полета птиц.

Уже давно известно, что современные птицы произошли от определенных линий динозавров, живших миллионы лет назад. Это побудило исследователей обратиться к динозаврам, чтобы объяснить некоторые особенности, уникальные для птиц, например перья, структуру костей и так далее. Но в крыльях птиц есть что-то особенное, что вызвало интерес у исследователей.

«На переднем крае птичьего крыла находится структура, называемая пропатагиум, которая содержит мышцу, соединяющую плечо и запястье, которая помогает махать крыльями и делает возможным полет птицы», — говорят ученые.

«Он не обнаружен у других позвоночных, и также было обнаружено, что он исчез или потерял свою функцию у нелетающих птиц, что является одной из причин, по которой мы знаем, что он необходим для полета. Таким образом, чтобы понять, как полет развился у птиц, мы должны знать, как эволюционировал пропатагиум. Именно это побудило нас исследовать некоторых далеких предков современных птиц, динозавров-теропод».

Динозавры-тероподы, такие как тираннозавр и велоцираптор, имели руки, а не крылья. Если бы ученые смогли найти доказательства раннего примера пропатагиума у ​​этих динозавров, это помогло бы объяснить, как современная птичья ветвь древа жизни перешла от рук к крыльям.

Однако это не так просто, поскольку пропатагиум состоит из мягких тканей, которые плохо окаменевают, если вообще окаменевают, поэтому прямых доказательств найти невозможно. Вместо этого исследователи должны были найти косвенный способ определить наличие или отсутствие пропатагиума в окаменелостях.

«Решение, которое мы придумали для оценки наличия пропатагиума, заключалось в сборе данных об углах суставов вдоль руки или крыла динозавра или птицы», — говорят ученые.

«У современных птиц крылья не могут полностью развернуться из-за пропатагиума, что ограничивает диапазон возможных углов между соединительными частями. Если бы мы могли найти такой же специфический набор углов между суставами у образцов динозавров, мы могли бы быть уверены, что они тоже обладали пропатагиумом. И с помощью количественного анализа окаменелых птиц и динозавров мы обнаружили контрольные диапазоны углов суставов, на которые мы надеялись».

Основываясь на этой подсказке, группа ученых обнаружила, что пропатагиум, вероятно, развился у группы динозавров, известных как тероподы-манирапторы, включая знаменитого велоцираптора.

Это подтвердилось, когда исследователи идентифицировали пропатагиум в сохранившихся окаменелостях мягких тканей, в том числе у пернатых овирапторозаврах Caudipteryx и крылатых дромеозаврах Microraptor. Все образцы, в которых они его нашли, существовали до эволюции полета в этой линии.

Открытие означает, что теперь известно, когда появился пропатагиум, и подводит исследователей к следующему вопросу о том, как он появился. Почему этим конкретным видам теропод понадобилась такая структура, чтобы лучше адаптироваться к окружающей среде, может быть более сложным вопросом.

Исследователи уже начали изучать возможные связи между ископаемыми свидетельствами и эмбриональным развитием современных позвоночных, чтобы посмотреть, прольет ли это какой-либо свет на загадку.

Ученые также считают, что некоторые тероподы могли развить пропатагиум не для того, чтобы научиться летать, поскольку их передние конечности были созданы для захвата объектов, а не для полета.

«Динозавры, изображаемые в популярных СМИ, становятся все более и более точными», — сказал автор работы Тацуя Хирасава. «По крайней мере, теперь мы можем видеть такие особенности, как перья, но я надеюсь, что вскоре мы сможем увидеть еще более современное представление, в котором у теропод тоже есть свой пропатагиум».

Работа опубликована в журнале Zoological Letters.