Птицы могут летать, по крайней мере, большинство из них. Нелетающие птицы, такие как пингвины и страусы, приспособились к жизни без необходимости летать. Несмотря на это, в научном понимании различий в крыльях и перьях между нелетающими птицами и теми, которые могут летать, сохраняется значительный пробел.
В новом исследовании, опубликованном в журнале PNAS, ученые исследовали сотни птиц в музейных коллекциях и обнаружили набор характеристик перьев, которые являются общими для всех летающих птиц. Эти «правила» дают ключ к пониманию того, как динозавры — предки современных птиц впервые развили способность летать, и какие ящеры были способны к полету.
Не все динозавры эволюционировали в птиц, но все ныне живущие птицы являются динозаврами. Птицы относятся к группе древних ящеров, которые выжили, когда астероид врезался в Землю 66 миллионов лет назад. Задолго до столкновения с астероидом у некоторых представителей группы пеннерапторанов начали развиваться перья и способность летать. Первоначальное назначение перьев могло заключаться в изоляции или привлечении партнеров. Например, у велоцираптора были перья, но он не мог летать.
Палеонтологи полагаются на подсказки в окаменелых скелетах животных, такие как размер и форма костей крыльев и поперечных костей, а также на сохранившиеся перья, чтобы определить, какие виды были способны к механизму полету.
«Орнитолог Йосеф Киат исследовал такие признаки, как количество различных типов перьев на крыльях в зависимости от длины кости руки, к которой они прикрепляются, и степень асимметрии маховых перьев птиц, — объясняет палеонтолог Джингмай О'Коннор. — Благодаря нашему сотрудничеству Йосеф смог отследить эти черты в окаменелостях возрастом 160-120 миллионов лет и, следовательно, изучить раннюю эволюционную историю перьев».
Киат провел исследование перьев каждого отряда ныне живущих птиц, изучив образцы из 346 различных видов, хранящихся в музеях по всему миру. Рассматривая крылья и перья колибри и ястребов, пингвинов и пеликанов, он заметил ряд сходных черт у видов, которые могут летать. Например, в дополнение к асимметричным перьям, у всех летающих птиц было от 9 до 11 первичных перьев. У нелетающих птиц их количество сильно варьируется — у пингвинов их более 40, в то время как у эму их нет ни одного. Это обманчиво простое правило, которое, по-видимому, осталось незамеченным учеными.
Применив информацию о количестве первичных перьев к общему генеалогическому древу птиц, Киат и О'Коннор также обнаружили, что птицам требуется много времени, чтобы развить другое количество первичных перьев.
«Эта черта меняется только после действительно длительных периодов геологического времени, — рассказывает палеонтолог. — Эволюции требуется очень много времени, чтобы воздействовать на эту черту и изменить ее».
В дополнение к современным птицам исследователи также изучили 65 ископаемых образцов, представляющих 35 различных видов пернатых динозавров и вымерших птиц. Применив результаты, полученные от современных птиц, исследователи смогли экстраполировать информацию об окаменелостях.
«Только недавно ученые поняли, что птицы — не единственные летающие динозавры, — признается О'Коннор. — И были споры о том, развился ли механизм полета у динозавров только один раз или несколько отдельных случаев. Наши результаты здесь, по-видимому, предполагают, что полет развился у динозавров только один раз, но мы должны действительно признать, что наше понимание полета у динозавров только начинается, и мы, вероятно, все еще упускаем некоторые из самых ранних стадий эволюции оперенных крыльев».
