Как птиците са се сдобили с крила? Може би е открито "липсващото звено" във фосилите на динозаврите

Ваня Милева Последна промяна на 01 март 2023 в 00:01 7575 0

Вкаменелост на Caudipteryx

Кредит Museum of Natural Science в Хюстън (CC BY SA 1.0)

Вкаменелост на Caudipteryx.Крилата на птиците са снабдени с високоспециализирана мускулно-скелетна си стема в сравнение с предните крайници на други четириноги гръбначни. Сред специализациите е пропатагиумът, мембранна структура под формата на кожна гънка, която се простира между рамото и китката на предния ръб на крилото, и представлява еволюционна новост, която позволява на някои гръбначни животни да летят. Поради рядкото запазване на меките тъкани във вкаменелостите, еволюционният ѝ произход остава неуловим. Но разопложението на костите като на този пернат нелетящ динозавър подсказват за наличието й.

Някои вкаменелости на динозаври са застинали в такава поза на горните крайници, която подсказва наличието на едно незапазено сега сухожилие, което обае е в основата на всички съвременни полети на птиците.

Тази поза с характерно сгъване в лакътя и китката може да даде сведения за начина, по който древните летящи гръбначни животни на Земята са се издигали в небето според изследователите от Токийския университет.

Еволюцията на крила, достатъчно мощни, за да повдигнат гръбначно животно от земята, е една от най-големите загадки в палеонтологията.

Птерозаврите са известни с това, че са най-ранните известни гръбначни животни, които са постигнали истински полет преди близо 200 милиона години. Въпреки това тези огромни древни влечуги не са били динозаври, което е оставило преките предци на птиците сами да усвоят летенето.

Летящите динозаври ще се развият доста по-късно от двукраки, пернати тероподи - 80 милиона години или повече, след като птерозаврите вече са постигнали способността за активно летене.

Въпреки тези изключително различни истории за произхода им, птиците използват поразително сходна структура с тази на птерозаврите, за да се задържат във въздуха, която, подобно на перата, изглежда е еволюирала много преди самия полет.

Наричана пропатагиум, тя е мембрана, която присъства във всички живи гръбначни животни, които днес махат с крила, включително птиците и прилепите. Някои плаващи бозайници дори имат подобна структура по горните си крайници, наподобяващи парашути.

Най-добрият начин да си представите пропатагиум е да протегнете ръка настрани със свити лакът и китка. Сега си представете сухожилие, което се простира от рамото до китката ви, създавайки мост или "преден ръб" на крило.

Този "мост" позволява на летящите птици да сгъват и разгъват китката и лакътя си в унисон по време на махането на крилото. Структурата по същество дава подемна сила на полета на птицата, като позволява на животното да контролира две стави едновременно.

Летателни мускули на птиците

Мускулно-скелетна система на лявото крило на птицата. Кредит: Yurika Uno and Tatsuya Hirasawa, Zoological Letters, 2023

При птерозаврите ролята му не е толкова ясна, но изглежда, че пропатагиумът е контролирал излитането и кацането при полет, като е променял въздушния поток над горната повърхност на крилото.

Някои учени смятат, че без наличието на сухожилието птиците, прилепите и динозаврите може би никога не биха се отлепили от земята.

"То не се среща при други гръбначни животни, а също така е установено, че е изчезнало или е загубило функцията си при нелетящи птици, което е една от причините да знаем, че е от съществено значение за полета", обяснява палеонтологът Тацуя Хирасава (Tatsuya Hirasawa) от Токийския университет.

"Така че, за да разберем как е еволюирал полетът при птиците, трябва да знаем как е еволюирал пропатагиумът".

Проблемът е, че пропатагиумът е мека тъкан, което означава, че рядко се запазва във фосилните записи. Нещо повече, това сухожилие е толкова тънко, че не оставя особени следи върху костите, към които се прикрепя.

За щастие Хирасава и колегата му Юрика Уно (Yurika Uno) са открили начин да "видят" сухожилието, дори когато то вече не съществува. Ключът е в това как сухожилието ограничава движенията на животното.

Когато например съвременна птица умре, тази мембрана естествено задържа китката и лакътя на животното в сгънато положение.

Сравнявайки забележимия ъгъл на лакътя със сгъването на рамената при вкаменелости на нептичи тероподи, изследователите са открили доказателства, че подобна на пропатагиум структура вероятно се е простирала през рамото и китката на няколко сухоземни динозаври.

Например ъглите, наблюдавани във вкаменелостите на много "манираптори" (към които спадат и велоцирапторите), са малко по-големи от тези, наблюдавани при съвременните птици, но все пак подсказват за наличието на ранна структура, подобна на пропатагиум.

Еволюция на пропатагиума
Сравнение на начина, по който еволюира пропатагиумът при ръцете на тероподите и крилата на птиците. Кредит: Yurika Uno and Tatsuya Hirasawa, Zoological Letters, 2023

За да подкрепят тези прогнози, изследователите също така идентифицират мекотъканни остатъци от това, което може да е ранен пропатагиум, в две вкаменелости на манираптори: Caudipteryx с размери на пуйка и микрораптор с четири крила.

Каудиптериксът вероятно не е можел да лети, а за микрораптора все още се спори дали е можел. Въпреки това и двата динозавъра очевидно са притежавали структури, които по-късно са станали необходими за активно летене.

Вкаменелости с етикети PPTДоказателства за наличие на меки тъкани, които наподобяват пропатагиум (PPT), във вкаменелости на динозаври А) микрораптор B) каудиптерикс, и C) уголемено изображение на вмъкнатото изображение на B. Кредит: Yurika Uno and Tatsuya Hirasawa, Zoological Letters, 2023

Велоцирапторите са друг манираптор, който вероятно не е можел да лети, но ще са необходими допълнителни изследвания, за да се види дали техните вкаменелости съдържат следи от отдавна изгубен пропатагиум.

Въз основа на последните резултати обаче изследователите от Токийския университет смятат, че пропатагиумът може да е наследствен за всички манираптори - линия, която се простира на около 150 милиона години.

Линия на PPTВъзможна еволюционна линия на пропатагиума. Кредит: Yurika Uno and Tatsuya Hirasawa, Zoological Letters, 2023

Единственото изключение е спорният археоптерикс (Archaeopteryx), който трудно може да бъде поставен на динозавърското дърво, но може да се счита или не за манираптор. Въпросът дали прочутият пернат динозавър изобщо е можел да лети е обект на горещи спорове, като някои предполагат, че животното е използвало крайниците си само за да се планира.

Ъгълът на китката и лакътя му във вкаменелостите със сигурност не подсказва, че е имало структура, подобна на пропатагиум.

"Следователно археоптериксът вероятно не е бил способен да изпълнява кинематиката на съвременния птичи активен полет", пишат авторите на новото изследване.

Може би ако археоптериксът е имал пропатагиум, неговите предци щяха да летят и днес.

Справка: Uno, Y., Hirasawa, T. Origin of the propatagium in non-avian dinosaurs. Zoological Lett 9, 4 (2023). https://doi.org/10.1186/s40851-023-00204-x

Източник: How Did Birds Get Wings? We May Have Found The 'Missing Link' in Dinosaur Fossils, ScienceAlert

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !