Крылья или ноги: эволюционные пути птиц и летучих мышей существенно различаются

Летучие мыши — невероятно ловкие животные: они могут забираться на других животных, чтобы пить их кровь, срывать насекомых с листьев или зависать в воздухе, чтобы пить нектар из тропических цветов, и для всего этого требуется особая конструкция крыльев.

Но почему нет нелетающих летучих мышей, которые ведут себя как цапли, которые бродят по берегам рек в поисках рыбы, или летучих мышей, которые проводят свою жизнь в море, как странствующие альбатросы?

Исследователи, возможно, только что нашли ответ: в отличие от птиц, эволюция крыльев и ног летучих мышей тесно связана, что могло помешать им занять столько же экологических ниш, сколько заняли птицы.

«Изначально мы ожидали подтверждения того, что эволюция летучих мышей похожа на эволюцию птиц, и что их крылья и ноги развиваются независимо друг от друга. Тот факт, что мы обнаружили обратное, был весьма неожиданным», — говорят ученые.

Поскольку ноги и крылья выполняют разные функции, исследователи ранее считали, что возникновение полета у позвоночных требовало независимой эволюции передних и задних конечностей, что позволяло им легче адаптироваться к своим различным задачам. Сравнение летучих мышей и птиц позволяет проверить эту идею, поскольку у них нет общего летающего предка и, следовательно, они представляют собой независимые реплики для изучения эволюции полета.

Ученые измерили кости крыльев и ног 111 видов летучих мышей и 149 видов птиц со всего мира. Их набор данных включал рентгеновские снимки музейных образцов и около трети новых рентгеновских снимков образцов летучих мышей, хранящихся в Музее позвоночных Корнелльского университета.

Они заметили, что у летучих мышей и птиц форма костей крыла (крыло, лучевая кость, плечевая кость) или ноги (бедренная кость и большеберцовая кость) коррелирует — это означает, что в пределах одной конечности кости эволюционируют вместе. Однако если рассматривать корреляцию между ногами и крыльями, то результаты оказываются разными: у птиц корреляция практически отсутствует, в то время как у летучих мышей она выражена очень сильно.

Это означает, что, в отличие от птиц, передние и задние конечности летучих мышей не эволюционировали независимо: когда меняется форма крыла — например, увеличивается или уменьшается — форма ноги меняется в том же направлении.

«Мы предполагаем, что сопряженная эволюция крыльев и ног ограничивает способность летучих мышей адаптироваться к новым экологическим условиям», — говорят исследователи.

Результаты работы поднимают вопросы об эволюции птерозавров, вымершей группы летающих рептилий, имевших перепончатые крылья, похожие на крылья летучих мышей. «Птерозавры были намного более разнообразны, чем птицы или летучие мыши, от крошечных насекомоядных до гигантов размером с жирафа, которые соперничали с динозаврами», — говорит Эндрю Оркни, автор исследования. «В чем секрет их эволюционного успеха?»

После своего открытия научная группа приступила к более глубокому изучению эволюции скелетов птиц.

«Хотя мы показали, что эволюция крыльев и ног птиц независима, и, по-видимому, это является важным объяснением их эволюционного успеха, — сказал Эндрю Оркни, — мы все еще не знаем, почему птицы способны на это или когда это начало происходить в их эволюционной истории».

Статья об исследовании была опубликована в журнале Nature Ecology and Evolution.