Птахи, які жили до динозаврів?

1. кістяк теорії
2. паралельний результат
3. Тутанхамон в пір'ї
4. проблема предків
5. Річ у собі
6. Чи то дідусь, а чи то бачення
7. Всім сестрам по сережках

Коли в 1861 році в руки вчених потрапила знайдена на заході Баварії непоказна кам'яна плита з відбитком якоїсь давньої звірятка, одного погляду вистачило, щоб зрозуміти значимість знахідки. Істота, що зафіксували в камені, мало явні ознаки рептилії і птахи одночасно.

Чарльз Дарвін, публікуючи «Походження видів», самокритично вказав, що якщо одні види відбулися від інших, часом несхожих, то якийсь час повинні були існувати перехідні форми, що поєднують ознаки предків і нащадків. Відсутність таких форм було аргументом проти Дарвіна. Виявлення археоптерікса- перехідної форми між плазунами і птахами- стало найсильнішим аргументом «за». «Аргумент» впурхнула в усі підручники та зажив там зразково-показовою життям. Минуло півтора століття. Сумніватися в еволюції давно стало непристойним. А ось місце археоптерикса в її історії все частіше піддається сумніву.

кістяк теорії

До першої «праптіце» незабаром приєдналися родичі - кілька примірників, знайдених в тій же Баварії. Один з них був виявлений ... прямо в музеї: знайдений ще в 1855 році, він був невірно описаний і пізнаний як археоптерикс лише в 1870-му. Другий примірник випадково потрапив в руки якомусь Йохану Дорріт, який обміняв його вченим на корову - обидві сторони залишилися задоволені.

Вільні пальці з кігтями на крилах, які, мабуть, допомагали археоптерикса дертися по стовбурах дерев, зустрічаються тільки у одного з сучасних видів птахів - гоацина. Але, можливо, в цьому випадку пальці на крилах - результат пристосованості до життя в густому екваторіальному лісі, адже в усі іншому гоацин - типова птах, і рептильної риси не виявляються у неї ні анатомічними, ні генетичними методами.

На сьогодні відомо десять примірників археоптерикса, причому один з них ще детально не описаний, а ще один чи потайки проданий, то чи вкрадений. Всі знахідки - з півдня Німеччини, який 150 млн років тому був архіпелаг невеликих острівців в теплому тропічному морі. У юрську епоху гігантизму наш герой відрізнявся скромними розмірами - приблизно з сучасну сороку.

Описаний як перехідна ланка між двома класами - холоднокровними плазунами і теплокровними птахами, археоптерикс мав риси і перших, і других. Він володів зубами, схожими на крокодилячі, довгим костистих хвостом, трьома вільними пальцями з пазурами на крилах і в той же час був покритий пір'ям і мав «пташиний» обсяг мозку (у плазунів він скромніше). Вирішальну роль у визнанні птахом зіграло перо. Через сотню років воно ж стало приводом запеклої суперечки.

паралельний результат

Одними з найдивовижніших птахів, що населяли планету, були жили в крейдяному періоді зубасті птиці.
Всі вони ставилися до двох груп, які, однак, мали більше відмінностей між собою, ніж будь-які нині живуть птахи. Представники першої групи, одонтоторми, мали зуби, що сидять в окремих ланках, причому при зміні зубів новий ріс прямо під старим. Сама ж їх яскрава риса - двояковигнутие хребці, що відрізняють їх від всіх відомих нині живуть і викопних птахів. Одонтоторми були завбільшки з голуба. Хвіст, кінцівки, будова грудини нагадують сучасних птахів, а будова таза - рептилій.
Друга група - одонтохолкі - великі, що іноді перевищували в довжину два метри плаваючі і поринають птиці з добре розвиненими задніми кінцівками і недорозвиненими крилами. По способу життя, швидше за все, вони найбільше схожі на пінгвінів або галапагосских нелітаючих бакланів. Зуби цих птахів розташовувалися в загальній канавці; нові зуби, які змінювали старі, виростали поруч з ними. За своєю будовою хребет був дуже схожий на сучасний пташиний, але хвостові хребці були зрощеними, як у нинішніх пернатих, а нагадували хвостові хребці динозаврів, таз також нагадував рептилій.
Обидві групи вимерли разом з динозаврами, не залишивши нащадків, та й походження їх не цілком ясно. Є припущення, що вони також були результатом паралельної еволюції і не мають до сучасних птахів ніякого відношення.

Тутанхамон в пір'ї

«Археоптерикс для палеонтології значить приблизно те ж, що Тутанхамон для археології. Це одна з ікон нашої науки », - заявляє Філ Маннінг, вчений-палеонтолог з Університету Манчестера. Однак іконоборці знаходилися завжди, і наше «диво в пір'ї» не стало винятком. В середині 1980-х великий британський астрофізик і письменник, прихильник теорії панспермії Фред Хойл з декількома колегами підняв досить гучну кампанію, стверджуючи, що археоптерикс - грандіозна фальсифікація. Справа дійшла до прямої дискусії за круглим столом між групою Хойла і палеонтологами, яка транслювалася Бі-Бі-Сі. «Руйнівники» вважали, що відбиток пір'я на примірнику, що зберігається в Лондоні, було підроблено в XIX столітті. Називалося навіть ім'я підозрюваного - Карл Хаберляйн, відомий в ті роки торговець південнонімецькі скам'янілостями, нібито «оснастив» останки якоїсь дрібної рептилії відбитком курячого пір'я. Звинувачення ґрунтувалося на вивченні відбитка під сучасним скануючим мікроскопом і фотографуванні під різними кутами. Додатковим аргументом була наявність на відбитках мікрокрапель якийсь сучасної органіки, прийнятих астрофізиком Хойлом за сліди клею, а також те, що на більшості інших примірників археоптерикса сліди оперення визначаються вкрай невпевнено. Саме з цієї причини частина знайдених скам'янілостей була визначена не відразу, часом - через десятиліття. Без пір'я скелет істоти більше нагадує рептилію, ніж птицю.

В результаті репутація пращура встояла. Палеонтологи вказали, що крім лондонського примірника оперення чітко закарбувалося на берлінському, обставини знахідки якого не викликають сумнівів. Крім того, відбитки деяких пір'я йдуть в глиб сланцевої товщі - правдоподібно підробити це неможливо. Крапельки «клею» виявилися слідами зняття численних зліпків. Нарешті, мікроскопічне вивчення показало, що відбитки кісток і пір'я в багатьох місцях перетинають невидимі оку найтонші дендрітового натеки. Утворилися за мільйони років «водяні знаки» повністю симетричні на обох сторонах відбитку, їх підробка неможлива навіть зараз.

Найцікавіше ж з'ясувалося, коли справа дійшла до пір'я. У другій половині 1990-х англійська палеонтолог Алік Уокер, використавши скануючий мікроскоп, встановив, що перо археоптерикса принципово відрізняється від сучасних пташиних. Його опахало суцільне, воно не ділиться на борідки і бородочкі. Поперечні структури на них- просто гребені, що підвищують механічну міцність. Іншими словами, пір'я НЕ пташині. Так «курчачі» версія впала остаточно, а вчений світ встав перед новою проблемою. Археоптерикса вважали птахом в основному за пір'я. Якщо вони не пташині, то хто він такий?

проблема предків

Розібратися в питанні, хто ж такий археоптерикс, допомогло б встановлення його предків. У XX столітті попередниками «первоптіци» вважали самих різних рептилій. Аж до крокодилів - а раптом в давнину вони і справді могли літати? Згодом найбільш ймовірними кандидатами в попередники археоптерикса стали вважатися терапод - група хижих динозаврів, найвідомішими з яких були знамениті тираннозавра. Але остаточно пролити світло на загадку не вдавалося, хоча в руки вчених потрапляло все більше істот, начебто годяться археоптерикса в батьки, дідусі або, на худий кінець, кузени.

У 1997 році в Китаї були знайдені останки істоти, яке цілком могло б бути необхідної вихідної формою. Його так і назвали - протархеоптерикс. Струнка тварина, за життя злегка нагадувала страуса, безумовно, було рептилією, літати не вміло, але мало оперенням на кінцівках і хвості, а також рядом «археоптеріксових» рис скелета. Чим не предок? Але, на жаль, він жив на 20-30 млн років пізніше. Ще більш екзотичним і, мабуть, архаїчним виглядає микрораптор - невеликий пернатий ящір, що жив 120-130 млн років тому, мав цілком «пташиний» набір контурного пір'я і на передніх, і на задніх кінцівках. З'явилося безліч публікацій з барвистими картинками ширяють у небі четверокрилих звіряток, що віддалено нагадують білку-летягу. Однак же пристрій тазостегнового поясу цієї рептилії навряд чи дозволяло їй розсовувати «задні крила» в сторони. (До речі, і сучасні птахи знаходять таку здатність лише на сковорідці.)

Річ у собі

Будучи зразковою перехідною формою, що увійшла в усі підручники, першоптах довго залишалася своєрідним артефактом.
Чи не були відомі ні її безпосередні предки, ні нащадки. З предками трохи легше - очевидно, що археоптерикс в будь-якому випадку походить від якихось рептилій, більше просто не від кого. З нащадками було складніше - скелет сучасних птахів неабияк відрізняється від істоти, яке вчені визначили в їх предтечі. Згодом, ця обставина насторожувало вчених все сильніше.
Крім оперення і крил, археоптерикс мав поруч інших ознак, які ріднять його з птахами. Ключиця-вилочка, заднє звернення першого пальця стопи, розташування кісток таза, напівмісячна кістка в зап'ясті - в XIX столітті всі ці ознаки були пташиними. У XX столітті їх оцінка потихеньку змінювалася, оскільки раз по раз вони, в різних поєднаннях, перебували у явних рептилій, як правило, не мали навіть натяку на здатність літати, і часом жили значно пізніше археоптерикса. У 1980-х роках стали з'являтися припущення, що у нелітаючих динозаврів могли бути і пір'я. У 2007 році характерні сліди прикріплення великих пір'я були знайдені на кістках велоцираптора - невеликого хижака Юрського періоду, який отримав посмертну славу завдяки фільму Стівена Спілберга.

Хоча останні два десятиліття відкриття рептилій, схожих на птахів (або навпаки), слідували по кілька разів за рік, археоптерикс залишався «сиротою» - нові знахідки були молодші. Відсутня ланка (або щось схоже на нього) було знайдено лише в 2009 році на північному сході Китаю. Істота, яка отримала ім'я Anchiornis huxleyi, жило 155-151 млн років тому - за геологічними масштабами набагато раніше археоптерикса. Але проблему походження знахідка не вирішила: анхиорниса виявився занадто просунутою формою, щоб, дивлячись на нього, назвати предків. Ясно лише, що еволюційні шляхи якоїсь давньої групи плазунів розійшлися приблизно посередині юрського періоду.

Чи то дідусь, а чи то бачення

У 1981 році англієць Сиріл Уокер описав нову групу птахів, що мешкала 100-65 млн років тому. Він назвав їх енанциорниси, тобто «протилежними птахами», або «протівоптіцамі». Останки різних енанциорниси виявилися в Китаї і Монголії, Узбекистані, Північній і Південній Америці. Вони досить сильно відрізнялися один від одного за розмірами, способу життя і анатомії, але, як правило, всі були прекрасними літунами. Головна ж особливість цієї повністю вимерлої групи полягала в тому, що скелет їх, при зовнішній схожості, нагадував скелет не сучасні птахів, а археоптерикса. Функціонально всі скелетні структури відповідали аналогам сучасних, веерохвостих птахів, але їх інші форми свідчать про те, що це продукт паралельної еволюції. Та й пір'я у «протилежних» більше були схожі на пір'я археоптерикса. Тоді археоптерикс, неважливо в якому статусі - рептилії або все ж першої «протилежної птиці», - може бути їхнім предком. Але хто тоді предок сучасних птахів?

В скелеті археоптерикса поєднувалися риси птахів (вилкоподібний ключиця, підмісячному кістка, будова таза) і рептилій ( «крокодилячі» зуби, довгий хвіст, три вільних пальця з пазурами).

Опубліковані в 1991 році дані американського вченого Шанкара Чаттеджі шокували колег-палеонтологів: він стверджував, що знайшов в Техасі останки птиці, що жила 225-210 млн років тому. Тобто вона старше археоптерикса на 60-75 млн років! Тварина, назване протоавіс, мало в своєму скелеті набагато більше схожості з сучасними птахами, ніж хрестоматійний археоптерикс. Довжина його тіла становила близько 35 см, у нього був зубастий дзьоб, вільні пальці з кігтями на передніх кінцівках, а розміри очних ямок і їх розташування свідчили, що він був активний в сутінках і вночі. На кістках кисті виявилися місця кріплення пір'я.

Більшість палеонтологів поставилися до знахідки скептично: кістки виявлені окремо і можуть належати різним тваринам, немає прямих доказів, що протоавіс міг літати, передні кінцівки замалі для крил. Зате є непрямі: великий обсяг мозку і великі нирки. Птахам для польоту потрібно багато енергії, тому швидкість обміну речовин у них висока. Зі швидкістю метаболізму ростуть і можливості видільної системи, тобто нирок. У протоавіс в тазових кістках, як і у сучасних птахів, є три глибокі виїмки, в яких і розміщуються ці великі нирки.

Багато публікацій останніх років фактично ігнорують протоавіс. Їх авторів нескладно зрозуміти: його наукове визнання сильно змінить уявлення про походження цієї частини тваринного світу. Архео-птерікс з шановного первопредка стане вимерлим родичем незрозуміло кого. «Пташку шкода».

Всім сестрам по сережках

Еволюція птахів - одна з найбільш інтригуючих і заплутаних сторінок в літописі нашої планети. І нові відкриття вносять додаткову плутанину в уже, здавалося б, що склалася струнку картину. Ось, наприклад, знайдена на території Китаю птах, названий конфуциусорнисов (в честь Конфуція), що жила в раннемелових періоді (вже після археоптерикса). Знахідка мала дзьоб без зубів і зрощені хвостові хребці, як у сучасних птахів, очевидно, вміла літати, але за будовою черепа була більш примітивною, ніж археоптерикс. Ще одна викопна «сирота» без предків і нащадків?

Резонним виглядає припущення деяких вчених, що в птахів «намагалися перетворитися» різні групи динозаврів, причому неодноразово. Якщо праві прихильники протоавіс і в їх дослідження не вкрали помилки, то саме ця тварина повинна вважатися предковой формою для сучасних птахів. А як же археоптерикс? Відомий китайський палеонтолог Сюй Сін, який окреслив рептильного побратима археоптерикса, сіаотінгію, вважає, що археоптерикс - теж рептилія. Але він, мабуть, не канув в лету, його ймовірні нащадки - не сучасні веерохвості птиці, а не дожили до наших днів птиці крейдяного періоду, енанциорниси. По крайней мере, існуючі на сьогоднішній момент копалини знахідки дозволяють зробити такі висновки. Але хто знає, може бути, в якийсь момент нові знахідки повністю змінять наші уявлення про минуле, підтверджуючи якусь нову сміливу теорію, як зробив це 150 років тому знайдений в баварській штольні археоптерикс.

Стаття «Птахи з нізвідки» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №12, Листопад 2011 ).