Останнє дослідження пояснює, як саме з’явилися крила у птахів

Еволюція крил, достатньо потужних, щоб підняти хребетну тварину над землею, є однією з найбільших загадок палеонтології.

Птерозаври відомі тим, що були першими з відомих хребетних, які досягли справжнього старту майже 200 мільйонів років тому. Проте ці масивні стародавні рептилії не були динозаврами , тому що прямі предки птахів самі розгадували всю літальну справу.

Пташині динозаври еволюціонували набагато пізніше від двоногих пернатих тероподів — через 80 мільйонів років або більше після того, як птерозаври вже досягли силового польоту.

Попри ці дуже різні історії походження, птахи використовують разюче подібну до птерозаврів структуру, щоб залишатися в повітрі, структуру, яка, як і пір’я , здається, розвинулась задовго до самого польоту.

Це мембрана, яка називається пропатагієм, присутня у всіх нині живих хребетних, які махають крилами, включаючи птахів і кажанів. Деякі планерні ссавці навіть мають подібну структуру на своїх парашутоподібних верхніх кінцівках.

Найкращий спосіб уявити пропатагіум — це витягнути руку вбік із зігнутим ліктем і зап’ястям. А тепер уявіть сухожилля, що тягнеться від вашого плеча до вашої руки, утворюючи міст або «передній край» крила.

Цей «міст» дозволяє літаючим птахам одночасно згинати й розгинати зап’ястя й лікоть під час махових рухів. Конструкція, по суті, забезпечує підйомну силу для польоту птаха, дозволяючи тварині керувати двома суглобами одночасно.

Для птерозаврів його роль менш ясна, але пропатагіум, здається, керував зльотом і посадкою, змінюючи потік повітря над верхньою поверхнею крила.

Деякі вчені вважають, що без сухожилля птахи, кажани та динозаври ніколи б не піднялися з землі.

«Це не зустрічається в інших хребетних, і також виявлено, що він зник або втратив свою функцію у нелітаючих птахів, одна з причин, чому ми знаємо, що він необхідний для польоту», — пояснює палеонтолог Тацуя Хірасава з Токійського університету .

«Отже, щоб зрозуміти, як розвинувся політ у птахів, ми повинні знати, як еволюціонував пропатагіум».

Проблема в тому, що пропатагіум — це м’яка тканина, а це означає, що він рідко зберігається в літописі скам’янілостей. Щобільше, це сухожилля настільки тонке, що воно не залишає сліду на кістках, до яких воно прикріплюється.

На щастя, Хірасава та його колега Юріка Уно знайшли спосіб «побачити» сухожилля, навіть коли його вже немає. Підказка полягає в тому, щоб знати, як пропатагіум обмежує рухи тварини.

Наприклад, коли помирає сучасний птах, ця мембрана природним чином утримує зап’ястя та лікті тварини у згинанні.

Порівнюючи помітний кут ліктя з вигином рук у скам’янілостей непташиних теропод, дослідники знайшли докази того, що структура, схожа на пропатагіум, ймовірно, простягалася через плече та зап’ястя кількох наземних динозаврів.

Наприклад, кути, які спостерігалися у скам’янілостях багатьох « манірапторів » (зокрема, велоцирапторів), були трохи більшими, ніж у сучасних птахів, але вони все одно вказували на наявність ранньої структури, подібної до пропатагіуму.

Щоб підтвердити ці прогнози, дослідники також ідентифікували залишки м’яких тканин того, що може бути раннім пропатагієм у двох скам’янілостях манірапторів: каудіптерикса розміром з індичку та чотирикрилого мікрораптора .

Каудіптерикс , ймовірно, не міг літати, і досі суперечать, чи міг мікрораптор. Проте обидва ці динозаври явно володіли структурами, які пізніше стануть необхідними для польоту з двигуном.

Велоцираптори — ще один манірапторан, який, ймовірно, не вміє літати, але потрібні подальші дослідження, щоб побачити, чи містять їхні скам’янілості підказки про давно втрачений пропатагій.

Однак, виходячи з останніх результатів, дослідники з Токійського університету вважають, що пропатагіум може бути предком усіх манірапторів , роду, який тягнеться приблизно 150 мільйонів років назад.

Єдиним винятком є ​​суперечливий археоптерикс, якого важко віднести до дерева динозаврів, але він може або не може вважатися маніраптораном. Чи міг знаменитий пернатий динозавр навіть літати, гаряче обговорюється, дехто припускає, що тварина використовувала свої кінцівки просто для ковзання.

Кут його зап’ястя та ліктя у скам’янілостях, звичайно, не свідчить про те, що він мав пропатагіумну структуру.

«Тому, — пишуть автори нового дослідження, — Археоптерикс, ймовірно, був нездатний виконувати кінематику сучасного пташиного польоту».

Можливо, якби археоптерикс мав пропатагіум, його предки літали б і сьогодні.