Американские ученые сравнили десятки видов нелетающих птиц — от пингвинов до страусов — с их летающими сородичами и выяснили, что скелет и пропорции крыльев при утрате способности к полету изменяются значительно быстрее, чем строение перьев. Это открытие помогает понять, как эволюция «избавляется» от сложных признаков, которые больше не нужны, и может позволить определить, могли ли вымершие птицы летать. Исследование опубликовано в журнале Evolution.
Многие птицы умеют летать, но существует около 60 современных видов, которые утратили эту способность. Так произошло из-за того, что эффективное существование в выбранной ими экологической нише не требует способности к полету. Пингвины, например, немалую часть жизни проводят под водой, добывая себе пищу. Поэтому их тела хорошо адаптированы для плавания, но совершенно непригодны для полета. Потеря способности летать приводит к серьезным изменениям в анатомии: исчезает килевая кость, уменьшаются крылья, перестраивается мускулатура. Однако до сих пор не было ясно, как этот процесс затрагивает перья — уникальную для животного мира структуру, которая миллионы лет развивалась для способности к полету. Логично было бы предположить, что после утраты полета перья быстро изменятся, упростятся. Однако новое исследование показало, что этот процесс идет куда медленнее, чем привыкли считать специалисты.
Чтобы выяснить, как эволюция влияет на оперение, команда исследователей из Филдовского музея естественной истории изучила 30 видов нелетающих птиц и их ближайших летающих родственников. Ученые измерили 11 параметров перьев, включая длину, симметрию и микроскопические углы ветвления бородок. В ходе работы исследователи проанализировали 27 независимых случаев потери способности к полету среди почти половины известных нелетающих видов. Авторы исследования также изучили изменения пропорций тела, уделяя особое внимание крыльям и хвосту. Одно из главных отличий летающих видов от нелетающих — асимметрия маховых перьев. У летающих птиц передний край пера жестче и уже, что является важной аэродинамической характеристикой.
Результаты исследования показали, что после утраты возможности летать скелетные изменения происходят довольно скоро: у птиц уменьшаются крылья, увеличивается масса тела, исчезает киль. Однако перья, напротив, сохраняют структуру своих летающих предков в течение долгого, даже по меркам эволюции, времени. Например, страусы, потерявшие способность к полету около 60 миллионов лет назад, имеют длинные, пушистые перья, которые до сих пор сохраняют базовые черты перьев летающих птиц. А перья нелетающих уток Tachyeres pteneres, утративших способность к полету 2–3 миллиона лет назад, и вовсе практически не отличаются от перьев своих летающих сородичей. Единственное заметное изменение — постепенное исчезновение асимметрии маховых перьев, но и оно обычно наблюдается лишь у видов, давно переставших летать. По словам Эвана Сайтты, сотрудника Филдовского музея естественной истории и ведущего автора исследования, причиной этого может быть сравнительная «стоимость» развития этих особенностей. Когда животные развиваются, на рост костей уходит гораздо больше энергии, чем на рост перьев, поэтому эволюция «отдает приоритет» изменению скелета. «Допустим, вид птиц прилетает на остров, где они могут спокойно жить на земле и им больше не нужно летать. В первую очередь исчезнут эти большие, тяжелые кости и мышцы, но перья стоят дешево, поэтому их изменение происходит менее активно», — отметил Эван Сайтта.
Это открытие поможет палеонтологам точнее определять, могли ли вымершие птицы или пернатые динозавры летать. «Полет не развился за одну ночь, и способность к полету или, по крайней мере, к планированию, возможно, много раз утрачивалась у вымерших видов, как и у сохранившихся линий птиц. Наша статья помогает показать, в каком порядке тела птиц отражали эти изменения. Если у вас нет окаменелости, чьи предки, даже более древние окаменелости, были нелетающими в течение очень долгого времени, вы можете не заметить особых изменений в их перьях. Возможно, сначала вам стоит обратить внимание на изменения в массе тела, относительной длине крыльев. Они меняются в первую очередь, а затем вы можете заметить изменения в симметрии перьев», — рассказал Эван Сайтта.
Автор: Богдан Скиба.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
