Доисторические птицы: раньше, чем археоптерикс
Обсудить 0
Чарльз Дарвин, публикуя «Происхождение видов», самокритично указал, что если одни виды произошли от других, порой несхожих, то какое-то время должны были существовать переходные формы, сочетающие признаки предков и потомков. Отсутствие таких форм было аргументом против Дарвина. Обнаружение археоптерикса- переходной формы между пресмыкающимися и птицами- стало сильнейшим аргументом «за». «Аргумент» впорхнул во все учебники и зажил там образцово-показательной жизнью. Прошло полтора века. Сомневаться в эволюции давно стало неприличным. А вот место археоптерикса в ее истории все чаще подвергается сомнению.
Костяк теории
К первой «праптице» вскоре присоединились сородичи — несколько экземпляров, найденных в той же Баварии. Один из них был обнаружен… прямо в музее: найденный еще в 1855 году, он был неверно описан и опознан как археоптерикс лишь в 1870-м. Второй экземпляр случайно попал в руки некоему Йохану Дорру, который обменял его ученым на корову — обе стороны остались довольны.
Свободные пальцы с когтями на крыльях, которые, видимо, помогали археоптериксу карабкаться по стволам деревьев, встречаются только у одного из современных видов птиц — гоацина. Но, возможно, в этом случае пальцы на крыльях — результат приспособленности к жизни в густом экваториальном лесу, ведь во всё остальном гоацин — типичная птица, и рептильные черты не обнаруживаются у неё ни анатомическими, ни генетическими методами.
На сегодня известно десять экземпляров археоптерикса, причем один из них еще детально не описан, а еще один то ли тайком продан, то ли украден. Все находки — с юга Германии, который 150 млн лет назад представлял собой архипелаг небольших островков в теплом тропическом море. В юрскую эпоху гигантизма наш герой отличался скромными размерами — примерно с современную сороку.
Описанный как переходное звено между двумя классами — холоднокровными пресмыкающимися и теплокровными птицами, археоптерикс имел черты и первых, и вторых. Он обладал зубами, похожими на крокодильи, длинным костистым хвостом, тремя свободными пальцами с когтями на крыльях и в то же время был покрыт перьями и имел «птичий» объем мозга (у пресмыкающихся он скромнее). Решающую роль в признании птицей сыграло перо. Через сотню лет оно же стало поводом ожесточенного спора.
Параллельный результат
Одними из самых удивительных птиц, населявших планету, были обитавшие в меловом периоде зубастые птицы.
Все они относились к двум группам, которые, однако, имели больше различий между собой, чем какие-либо ныне живущие птицы. Представители первой группы, одонтотормы, имели зубы, сидящие в отдельных лунках, причём при смене зубов новый рос прямо под старым. Самая же их яркая черта — двояковыгнутые позвонки, отличающие их от всех известных ныне живущих и ископаемых птиц. Одонтотормы были величиной с голубя. Хвост, конечности, строение грудины напоминают современных птиц, а строение таза — рептилий.
Вторая группа — одонтохолки — крупные, иногда превышающие в длину два метра плавающие и ныряющие птицы с хорошо развитыми задними конечностями и недоразвитыми крыльями. По образу жизни, скорее всего, они больше всего походили на пингвинов или галапагосских нелетающих бакланов. Зубы этих птиц располагались в общей канавке; новые зубы, сменявшие старые, вырастали рядом с ними. По своему строению позвоночник был очень похож на современный птичий, но хвостовые позвонки были не сросшимися, как у нынешних пернатых, а напоминали хвостовые позвонки динозавров, таз также напоминал рептилий.
Обе группы вымерли вместе с динозаврами, не оставив потомков, да и происхождение их не вполне ясно. Есть предположение, что они также являлись результатом параллельной эволюции и не имеют к современным птицам никакого отношения.
Тутанхамон в перьях
«Археоптерикс для палеонтологии значит примерно то же, что Тутанхамон для археологии. Это одна из икон нашей науки», — заявляет Фил Маннинг, ученый-палеонтолог из Университета Манчестера. Однако иконоборцы находились всегда, и наше «чудо в перьях» не стало исключением. В середине 1980-х крупный британский астрофизик и писатель, сторонник теории панспермии Фред Хойл с несколькими коллегами поднял довольно шумную кампанию, утверждая, что археоптерикс — грандиозная фальсификация. Дело дошло до прямой дискуссии за круглым столом между группой Хойла и палеонтологами, которая транслировалась Би-Би-Си. «Ниспровергатели» считали, что отпечаток перьев на экземпляре, хранящемся в Лондоне, был подделан в XIX веке. Называлось даже имя подозреваемого — Карл Хаберляйн, известный в те годы торговец южногерманскими окаменелостями, якобы «оснастивший» останки какой-то мелкой рептилии отпечатком куриных перьев. Обвинение основывалось на изучении отпечатка под современным сканирующим микроскопом и фотографировании под разными углами. Дополнительным аргументом было наличие на отпечатках микрокапель какой-то современной органики, принятых астрофизиком Хойлом за следы клея, а также то, что на большинстве других экземпляров археоптерикса следы оперения определяются крайне неуверенно. Именно по этой причине часть найденных окаменелостей была опознана не сразу, порой — через десятилетия. Без перьев скелет существа больше напоминает рептилию, нежели птицу.
В итоге репутация пращура устояла. Палеонтологи указали, что кроме лондонского экземпляра оперение отчетливо запечатлелось на берлинском, обстоятельства находки которого не вызывают сомнений. Кроме того, отпечатки некоторых перьев уходят в глубь сланцевой толщи — правдоподобно подделать это невозможно. Капельки «клея» оказались следами снятия многочисленных слепков. Наконец, микроскопическое изучение показало, что отпечатки костей и перьев во многих местах пересекают невидимые глазу тончайшие дендритовые натеки. Образовавшиеся за миллионы лет «водяные знаки» полностью симметричны на обеих сторонах отпечатка, их подделка невозможна даже сейчас.
Самое же интересное выяснилось, когда дело дошло до перьев. Во второй половине 1990-х английский палеонтолог Алик Уокер, использовав сканирующий микроскоп, установил, что перо археоптерикса принципиально отличается от современных птичьих. Его опахало сплошное, оно не делится на бородки и бородочки. Поперечные структуры на них- просто гребни, повышающие механическую прочность. Иными словами, перья не птичьи. Так «цыплячья» версия пала окончательно, а ученый мир встал перед новой проблемой. Археоптерикса считали птицей в основном за перья. Если они не птичьи, то кто он такой?
Проблема предков
Разобраться в вопросе, кто же такой археоптерикс, помогло бы установление его предков. В XX веке предшественниками «первоптицы» считали самых разных рептилий. Вплоть до крокодилов —, а вдруг в древности они и впрямь могли летать? Со временем наиболее вероятными кандидатами в предшественники археоптерикса стали считаться тераподы — группа хищных динозавров, самыми известными из которых были знаменитые тираннозавры. Но окончательно пролить свет на загадку не удавалось, хотя в руки ученых попадало все больше существ, вроде бы годящихся археоптериксу в родители, дедушки или, на худой конец, кузены.
В 1997 году в Китае были найдены останки существа, которое вполне могло бы быть требуемой исходной формой. Его так и назвали — протархеоптерикс. Стройное животное, при жизни слегка напоминавшее страуса, безусловно, было рептилией, летать не умело, но обладало оперением на конечностях и хвосте, а также рядом «археоптериксовых» черт скелета. Чем не предок? Но, увы, он жил на 20−30 млн лет позже. Еще более экзотичным и, пожалуй, архаичным выглядит микрораптор — мелкий пернатый ящер, живший 120−130 млн лет назад, имел вполне «птичий» набор контурных перьев и на передних, и на задних конечностях. Появилось множество публикаций с красочными картинками парящих в небеси четверокрылых зверушек, отдаленно напоминающих белку-летягу. Однако же устройство тазобедренного пояса этой рептилии вряд ли позволяло ей раздвигать «задние крылья» в стороны. (Кстати, и современные птицы обретают такую способность лишь на сковородке.)
Вещь в себе
Будучи образцовой переходной формой, вошедшей во все учебники, первоптица долго оставалась своеобразным артефактом.
Не были известны ни ее непосредственные предки, ни потомки. С предками чуть легче — очевидно, что археоптерикс в любом случае произошел от каких-то рептилий, больше просто не от кого. С потомками было сложнее — скелет современных птиц изрядно отличается от существа, которое учёные определили в их предтечи. Со временем, это обстоятельство настораживало ученых все сильнее.
Помимо оперения и крыльев, археоптерикс обладал рядом других признаков, роднящих его с птицами. Ключица-вилочка, заднее обращение первого пальца стопы, расположение костей таза, полулунная кость в запястье — в XIX веке все эти признаки были птичьими. В XX веке их оценка потихоньку менялась, поскольку раз за разом они, в разных сочетаниях, находились у явных рептилий, как правило, не имевших и намека на способность летать, и подчас живших значительно позже археоптерикса. В 1980-х годах стали появляться предположения, что у нелетающих динозавров могли быть и перья. В 2007 году характерные следы прикрепления крупных перьев были найдены на костях велоцираптора — небольшого хищника Юрского периода, получившего посмертную славу благодаря фильму Стивена Спилберга.
Хотя последние два десятилетия открытия рептилий, похожих на птиц (или наоборот), следовали по нескольку раз за год, археоптерикс оставался «сиротой» — новые находки были моложе. Недостающее звено (или что-то похожее на него) было найдено только в 2009 году на северо-востоке Китая. Существо, получившее имя Anchiornis huxleyi, жило 155−151 млн лет назад — по геологическим масштабам ненамного раньше археоптерикса. Но проблему происхождения находка не решила: анхиорнис оказался слишком продвинутой формой, чтобы, глядя на него, назвать предков. Ясно лишь, что эволюционные пути какой-то древней группы пресмыкающихся разошлись примерно посередине юрского периода.
То ли дедушка, а то ли виденье
В 1981 году англичанин Сирил Уокер описал новую группу птиц, обитавшую 100−65 млн лет назад. Он назвал их энанциорнисами, то есть «противоположными птицами», или «противоптицами». Останки различных энанциорнисов обнаружились в Китае и Монголии, Узбекистане, Северной и Южной Америке. Они достаточно сильно отличались друг от друга по размерам, образу жизни и анатомии, но, как правило, все были прекрасными летунами. Главная же особенность этой полностью вымершей группы состояла в том, что скелет их, при внешнем сходстве, напоминал скелет не современных птиц, а археоптерикса. Функционально все скелетные структуры соответствовали аналогам современных, веерохвостых птиц, но их иные формы свидетельствуют о том, что это продукт параллельной эволюции. Да и перья у «противоположных» больше были похожи на перья археоптерикса. Тогда археоптерикс, неважно в каком статусе — рептилии или все же первой «противоположной птицы», — может быть их предком. Но кто тогда предок современных птиц?
В скелете археоптерикса сочетались черты птиц (вилкообразная ключица, подлунная кость, строение таза) и рептилий («крокодильи» зубы, длинный хвост, три свободных пальца с когтями).
Опубликованные в 1991 году данные американского ученого Шанкара Чаттеджи шокировали коллег-палеонтологов: он утверждал, что нашел в Техасе останки птицы, жившей 225—210 млн лет назад. То есть она старше археоптерикса на 60−75 млн лет! Животное, названное протоавис, имело в своем скелете намного больше сходства с современными птицами, чем хрестоматийный археоптерикс. Длина его тела составляла около 35 см, у него был зубастый клюв, свободные пальцы с когтями на передних конечностях, а размеры глазниц и их расположение свидетельствовали, что он был активен в сумерках и по ночам. На костях кисти обнаружились места крепления перьев.
Большинство палеонтологов отнеслись к находке скептически: кости обнаружены по отдельности и могут принадлежать разным животным, нет прямых доказательств, что протоавис мог летать, передние конечности маловаты для крыльев. Зато есть косвенные: большой объем мозга и крупные почки. Птицам для полета требуется много энергии, поэтому скорость обмена веществ у них высока. Со скоростью метаболизма растут и возможности выделительной системы, то есть почек. У протоависа в тазовых костях, как и у современных птиц, есть три глубокие выемки, в которых и размещаются эти крупные почки.
Многие публикации последних лет фактически игнорируют протоависа. Их авторов несложно понять: его научное признание сильно изменит представления о происхождении этой части животного царства. Архео-птерикс из уважаемого первопредка станет вымершим родственником непонятно кого. «Птичку жалко».
Всем сестрам по серьгам
Эволюция птиц — одна из самых интригующих и запутанных страниц в летописи нашей планеты. И новые открытия вносят дополнительную путаницу в уже, казалось бы, сложившуюся стройную картину. Вот, к примеру, найденная на территории Китая птица, названная конфуциусорнисом (в честь Конфуция), жившая в раннемеловом периоде (уже после археоптерикса). Находка имела клюв без зубов и сросшиеся хвостовые позвонки, как у современных птиц, очевидно, умела летать, но по строению черепа была более примитивной, чем археоптерикс. Еще одна ископаемая «сирота» без предков и потомков?
Резонным выглядит предположение некоторых ученых, что в птиц «пытались превратиться» различные группы динозавров, причем неоднократно. Если правы сторонники протоависа и в их исследование не вкрались ошибки, то именно это животное должно считаться предковой формой для современных птиц. А как же археоптерикс? Известный китайский палеонтолог Сюй Син, описавший рептильного собрата археоптерикса, сиаотингию, полагает, что археоптерикс — тоже рептилия. Но он, видимо, не канул в лету, его вероятные потомки — не современные веерохвостые птицы, а не дожившие до наших дней птицы мелового периода, энанциорнисы. По крайней мере, существующие на сегодняшний момент ископаемые находки позволяют сделать такие выводы. Но кто знает, может быть, в какой-то момент новые находки полностью изменят наши представления о прошлом, подтверждая какую-нибудь новую смелую теорию, как сделал это 150 лет назад найденный в баварской штольне археоптерикс.
