Утраченная кость

В запястьях наших пернатых друзей разворачивается захватывающая эволюционная история. Миллионы лет назад динозавры бродили по Земле с крепкими запястьями, способными выдерживать их вес. Однако по мере того, как некоторые динозавры превращались в двуногих существ, их запястья становились более хрупкими, утрачивая несколько костей, включая гороховидную кость.

Рождение птиц

Когда плотоядные динозавры поднялись в небо, их передние конечности претерпели замечательную трансформацию. Запястья стали более гибкими, что позволило складывать крылья вдоль тела. В ходе этого перехода на том же месте, где была утрачена гороховидная кость, появилась новая кость, обеспечивающая поддержку крыла. Анатомы изначально считали эту кость новой структурой, локтевой.

Закон Долло под сомнением

На протяжении веков биологи верили в закон Долло, который гласил, что если структура утрачена в ходе эволюции, она не может быть восстановлена. Однако открытие локтевой кости бросило вызов этой догме. Исследователи поняли, что локтевая кость была вовсе не новой костью, а скорее возрождением гороховидной кости.

Роль эмбрионов

Изучение эмбрионального развития проливает свет на обратимость эволюции. В эмбрионах современных птиц, включая кур, голубей и попугаев, можно наблюдать следы предковых признаков. Наличие этих признаков предполагает, что потенциал для повторной эволюции определенных структур остается скрытым в генетическом коде.

Примеры обратимости

Закон Долло был оспорен и в других случаях. Некоторые клещи вернулись к своему свободному существованию после того, как тысячелетиями жили на животных-хозяевах. Точно так же древесная лягушка из Южной Америки утратила свои нижние зубы, а затем снова приобрела их спустя миллионы лет.

Последствия для эволюции человека

Обратимость эволюции ставит интригующие вопросы о возможностях анатомических изменений у людей. Копчик, небольшая кость у основания позвоночника, является пережитком нашего эволюционного прошлого как существ с хвостом. Возможно ли, что эта кость сможет снова развить хвост в будущем, если люди адаптируются к образу жизни, требующему этого?

Потенциал для повторной эволюции

Изучение запястий птиц и других примеров эволюционной обратимости предполагает, что утрата структуры не обязательно означает ее окончательное исчезновение. Вместо этого генетический потенциал этой структуры может оставаться скрытым, ожидая подходящих условий окружающей среды, чтобы спровоцировать ее повторное возникновение. Эта концепция открывает новые направления исследования приспособляемости и устойчивости форм жизни на нашей планете.

Раскрытие тайны с помощью биомеханики

На протяжении десятилетий палеонтологи размышляли о позе трицератопса, культового трехрогого динозавра. Держал ли он свои передние конечности прямо вверх и вниз, как другие динозавры, или ходил вперевалку, растопырив локти в стороны?

Окаменелый скелет динозавра не дал четкого ответа. Важный сустав между верхней частью руки и плечом можно реконструировать в различных положениях, что приводит к различным интерпретациям исследователей.

Одни только кости рассказывают лишь часть истории

По словам палеонтолога Джона Хатчинсона, полагаться исключительно на кости для определения позы динозавра сложно. «Сами кости дают лишь ограниченную информацию о передвижении или позе», — объясняет Хатчинсон. «Мягкие ткани и нервная система играют важную роль, и палеонтология изо всех сил пытается учесть эти неизвестные факторы».

Немногие известные следы цератопсов (группы, к которой принадлежит трицератопс) оказались не особо полезными, поскольку личности следопытов часто неясны. Кроме того, может быть сложно связать шаблоны следов с анатомией конкретных видов.

Биомеханика: интеграция данных для понимания поведения

«Биомеханика предлагает наилучший подход для интеграции всех имеющихся данных и проверки гипотез о поведении», — утверждает Хатчинсон. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the Royal Society B, Хатчинсон и Шинъичи Фудзивара предложили новую биомеханическую технику для изучения позы трицератопса.

Оценка плеч для мышц локтя

Вместо того чтобы полагаться исключительно на скелетную артикуляцию, Хатчинсон и Фудзивара оценили плечи (рычаги) основных мышц локтя в трех измерениях, используя ориентиры на костях. Этот метод позволил им определить, как локоть механически поддерживается против силы тяжести.

Сравнения с современными животными

Затем исследователи измерили плечи различных современных животных и установили связь между плечами и определенными позами. Они пришли к выводу, что эту взаимосвязь можно применить и к вымершим существам.

Применение этой техники к трицератопсам

Фудзивара и Хатчинсон включили в свое исследование несколько вымерших видов, в том числе трицератопса. Они обнаружили, что у трицератопса, вероятно, были вертикальные передние конечности, прижатые близко к телу. Этот вывод также подтверждается данными об анатомии динозавра, схемах масштабирования и редкими следами, приписываемыми рогатым динозаврам.

Полупрямая поза остается возможной

Однако Хатчинсон признает, что другие доказательства могут указывать на полупрямую, раскидистую позу передних конечностей у трицератопса. «Я не верю, что споры закончились», — говорит он. «Но наш метод обеспечивает более сильную поддержку вертикальному концу спектра».

Протоцератопс: сравнительный пример

Трицератопс был не единственным исследованным динозавром. Фудзивара и Хатчинсон также исследовали протоцератопса, гораздо меньшего цератопса из меловой Монголии, чтобы понять, как поза передних конечностей могла меняться с размером. Результаты были неоднозначными, но у протоцератопса могли быть «довольно вертикальные передние конечности, хотя, возможно, и не такие, как у трицератопса».

Новый инструмент для реконструкции позы конечностей

Техника, использованная в этом исследовании, имеет более широкое значение для реконструкции поз конечностей вымерших наземных животных. Его можно распространить на различные виды со спорными позами конечностей.

Применение к другим вымершим видам

«Мы применили наш метод к десмостилиям (гигантским водным млекопитающим, похожим на бегемотов/свиней) и птерозавру анурангу», — объясняет Хатчинсон. «Мы обнаружили похожие результаты как для десмостилий, так и для трицератопсов, что указывает на более вертикальную осанку на суше. Ануранга также оказался обладателем вертикальных передних конечностей, но этот анализ не затрагивает споры о том, был ли он двуногим или четвероногим, поэтому эти результаты следует интерпретировать с осторожностью».

Валидация и уточнение

Чтобы проверить свой метод, исследователи также применили его к недавно вымершему сумчатому волку, для которого видео- и фотодоказательства ясно показывают вертикальную позу. Метод успешно предсказал этот результат.

Текущая загадка и будущие исследования

Сочетая эту технику с другими направлениями исследований, палеонтологи надеются в конечном итоге разгадать тайну позы трицератопса. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы получить дополнительные сведения о более широком спектре рогатых динозавров и уточнить биомеханический подход.