Почему птичьи яйца такие разные: ученые раскрыли загадку формы яиц
Эволюционный биолог Принстонского университета Мэри Стоддард давно интересуется яйцами, и ее всего удивляло их разнообразие. Почему яйца такие разные, если у всех у них одна и та же задача — защищать развивающегося цыпленка? К счастью, за прошедшее столетие Музей Зоологии позвоночных в Беркли, Калифорния, собрал тысячи скорлупок от 1400 видов птиц и поместил в выложил их фотографии на сайт.
Стоддард и ее коллеги писали компьютерную программу Eggxtractor, которая выбирает яйцо на любом изображении и измеряет его длину, ширину и форму. Команда использовала эти измерения, чтобы определить, насколько далеко от идеальной сферической формы каждое из 50 000 яиц — то есть, измерить степень их выпуклости. Некоторые из них заостренные, некоторые имеют удлиненную форму, иногда эти качества в той или иной степени сочетаются. Но оказалось, что формы «воздушного шара» — короткой и заостренной с одного конца — нет ни у кого.
Зная, что форма яйца определяется не самой оболочкой, а мембраной внутри, Стоддард работал с физиком Гарвардского университета Л. Махадеваном и его учеником Э. Хоу Юн, чтобы придумать математическую модель, основанную на свойствах мембраны и характере развития зародыша внутри. Затем они протестировали получившуюся модель, создавая десятки форм яиц с помощью изменения жесткости мембраны и давления жидкости. «Корректировка эти параметров позволила нам создавать все те формы яиц, которые мы наблюдаем в дикой природе», поясняет Мэри. Но вышеописанного яйца в форме воздушного шара не получилось создать и с помощью модели.
Когда Стоддард и ее коллеги создали семейное дерево из 1000 видов птиц, они поняли, что каждая группа птиц имеет тенденцию к характерной форме яйца. Но, похоже, между этой формой и типом, расположением гнезда или количеством молодняка в кладке была очень небольшая связь —, а именно на этом строились все предыдущие теории, объясняющие форму яиц. В рамках своего исследования команда также решила проследить связь между летными качествами птицы и ее яйцами — и результат оказался положительным. В новой статье, опубликованной в Science, исследователи рассказывают, что активно летающие птицы, к примеру кулики и кайры, склонны откладывать яйца более вытянутой и асимметричной формы, напоминающие дирижабли и сочетающие в себе легкость и компактность. А вот птицам, проводящим в воздухе мало времени или вообще не умеющим летать, это без надобности — поэтому их яйца более сферические.
Причина, по мнению Стоддард, заключается в том, что круглые яйца требуют более широкого таза, чем вытянутые. Таким образом, птицы, которые проводят большую часть своего времени в воздухе, развили более обтекаемые тела и сформировали более легкие, небольшие скелеты, а также начали нести яйца обтекаемой формы, чтобы они соответствовали тазу. Мэри уверена, что ее работа важна сразу на двух уровнях. Во‑первых, понимание формы яйца и роли, которую играет мембрана, «может иметь значение для индустрии по производству яиц», — возможно, это поможет выращивать несушек с более прочными яйцами. Но и просто решение головоломки разнообразия яиц — это само по себе награда и успех ученого. Яйца — это не просто еда на завтрак. Специальным образом сформированное яйцо, как и у современных птиц, помогало животным размножаться на суше и таким образом позволило нашим наземным позвоночным предкам покинуть моря около 360 миллионов лет назад.
