Необычная находка окаменелостей доказывает, что динозавры умели летать
Недавно обнаруженные перья сыграли решающую роль в том, как археоптерикс смог летать.
Археоптерикс — это окаменелость, которая помогла подтвердить теорию эволюции Дарвина. Это самая древняя из известных окаменелостей птиц, которая является убедительным доказательством того, что все птицы, включая современных, являются разновидностью динозавров. Хотя первая окаменелость археоптерикса была обнаружена более 160 лет назад, ученые продолжают раскрывать новые детали об этом древнем виде.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые описали последнюю окаменелость археоптерикса, которая вошла в публичные научные архивы: чикагский археоптерикс, который был выставлен в Филд-музее в 2024 году. Благодаря тщательной работе ученых, подготовивших образец, он сохранил больше мягких тканей и мелких деталей скелета, чем любой другой окаменелый археоптерикс. В частности, он включает в себя набор перьев, никогда ранее не встречавшихся у этого вида, которые помогают объяснить, как он мог летать, в отличие от многих своих родственников-динозавров.
Как и все окаменелости археоптерикса, чикагский экземпляр был обнаружен в известняковых отложениях недалеко от Зольнхофена, Германия. Первоначально он был найден частным коллекционером окаменелостей где-то до 1990 года и оставался в частных руках, пока коалиция сторонников не помогла Филд-музею приобрести его. Окаменелость поступила в музей в августе 2022 года.
«Когда мы впервые получили наш археоптерикс, я подумал: «Это очень, очень, очень круто», и был вне себя от восторга. Но в то же время археоптерикс известен уже более 160 лет, поэтому я не был уверен, что мы сможем узнать что-то новое», — говорит Цзинмай О'Коннор, заместитель куратора по ископаемым рептилиям в Филд-музее и ведущий автор статьи. «Но наш экземпляр настолько хорошо сохранился и подготовлен, что мы действительно узнаем массу новой информации, от кончика его морды до кончика хвоста».
Сложности подготовки окаменелостей
Археоптерикс жил около 150 миллионов лет назад в юрском периоде и был небольшим животным. Чикагский экземпляр — самый маленький из обнаруженных на сегодняшний день, размером примерно с голубя. Его хрупкие полые кости сохранились в очень твердом известняке. «Когда у вас есть такой хрупкий окаменелый остаток, вы не можете полностью удалить его из окружающей скальной матрицы, как в случае с чем-то большим и твердым, например, тираннозавром», — говорит О'Коннор. «Поэтому, когда мы его подготавливали, мы осторожно откалывали кусочки скалы, покрывавшие окаменелый остаток».
Команда специалистов по подготовке окаменелостей под руководством главного специалиста Филд Музея Акико Шиня более года работала над чикагским археоптериксом. Работа была невероятно кропотливой. Даже определить, где заканчивается окаменелость и начинается матрица, было непросто, поскольку сохранившиеся кости и ткани имеют почти такой же цвет, как и окружающая порода. Для более точного определения границ окаменелости также использовали компьютерную томографию.
«Компьютерный томограф — это, по сути, аппарат, который делает серию рентгеновских снимков и на их основе создает трехмерное изображение, основанное на различиях в плотности. Он позволяет увидеть внутреннюю структуру объектов», — говорит О'Коннор. «КТ-сканирование сыграло очень важную роль в процессе подготовки — оно позволило нам узнать, например, что кость находится ровно на 3,2 миллиметра ниже поверхности породы, благодаря чему мы точно знали, как далеко можно продвигаться, прежде чем наткнемся на кость. Это первый случай, когда полный скелет археоптерикса был подвергнут КТ-сканированию, а полученные данные были обнародованы».
УФ-свет выявляет скрытые мягкие ткани
Команда также использовала ультрафиолетовый свет для освещения частей скелета окаменелости и даже ее мягких тканей, таких как чешуйки на нижней части пальцев. «Предыдущие исследования показали, что в химическом составе окаменелостей из Зольнхофена есть что-то, что заставляет мягкие ткани флуоресцировать, или светиться под ультрафиолетовым светом», — говорит О'Коннор. «Поэтому наша замечательная команда подготовщиков периодически использовала ультрафиолетовый свет в процессе подготовки, чтобы случайно не удалить какие-либо мягкие ткани, которые невозможно увидеть невооруженным глазом».
Благодаря такой тщательной подготовке с использованием технологий в чикагском археоптериксе сохранилось больше мелких деталей, чем в любом другом экземпляре. «Нам повезло, что этот образец оказался чрезвычайно хорошо сохранившимся, но мы также можем увидеть особенности, которые, вероятно, сохранились и в других образцах, но не выдержали более грубых процессов подготовки в прошлом», — говорит О'Коннор. «Подготовка этого образца учеными, целью которых было сохранить как можно больше тканей и костей, сыграла огромную роль».
Сосредоточьтесь на ключевых анатомических особенностях
Хотя из чикагского археоптерикса можно почерпнуть много информации, в этой статье О'Коннор и ее команда сосредоточились на нескольких областях: голове, руках и ногах, а также перьях крыльев.
«Кости в верхней части рта помогают нам узнать об эволюции так называемой черепной кинезис — особенности современных птиц, которая позволяет клюву двигаться независимо от черепной коробки. Это может показаться не очень интересным, но для людей, изучающих эволюцию птиц, это действительно важно, потому что существует гипотеза, что способность развивать специализированные черепа для разных экологических ниш могла помочь птицам эволюционировать в более чем 11 000 видов, существующих сегодня», — говорит О'Коннор. Между тем, мягкие ткани, сохранившиеся в руках и ногах чикагского археоптерикса, подтверждают предположение, что археоптерикс проводил много времени, ходя по земле, и, возможно, даже мог лазать по деревьям.
Крыльями Чикагского археоптерикса занимаются в научных кругах уже давно, обсуждая, как динозавры научились летать. «Археоптерикс — не первый динозавр с перьями и не первый динозавр с «крыльями». Но мы думаем, что это самый ранний из известных динозавров, который мог летать с помощью перьев», — говорит О'Коннор. «Это моя любимая часть статьи, в которой приводятся доказательства того, что археоптерикс использовал свои пернатые крылья для полета».
Терциальные перья заполняют аэродинамический пробел
Ключом к полету археоптерикса может быть набор перьев, никогда ранее не встречавшийся у представителей его вида: длинный набор перьев на верхней части крыла, называемый терциальными.
«По сравнению с большинством современных птиц, у археоптерикса очень длинная кость верхней части руки», — говорит О'Коннор. «И если вы пытаетесь летать, длинная кость верхней части руки может создать пробел между длинными первичными и вторичными перьями крыла и остальной частью тела. Если воздух проходит через этот пробел, это нарушает создаваемую вами подъемную силу, и вы не можете летать».
Однако современные птицы разработали решение этой проблемы: более короткие кости верхней части руки и набор третьестепенных перьев, чтобы заполнить зазор между телом птицы и остальной частью ее крыла.
«Наш экземпляр — первый археоптерикс, который был сохранен и подготовлен таким образом, что мы можем увидеть его длинные третьестепенные перья», — говорит О'Коннор. «Эти перья отсутствуют у пернатых динозавров, которые тесно связаны с птицами, но не являются птицами. Их крыльевные перья заканчиваются на локте. Это говорит нам о том, что эти нептичьи динозавры не могли летать, а археоптерикс мог. Это также добавляет доказательств тому, что динозавры развивали способность летать более одного раза, что, на мой взгляд, очень интересно».
О'Коннор говорит, что это первоначальное исследование — только начало для чикагского археоптерикса. «Мы узнаем что-то интересное и новое практически из каждой части тела, которую мы сохранили. И эта статья — лишь верхушка айсберга», — говорит она.
