В настоящее время широко признано, что птицы произошли от динозавров. Также понятно, что этот переход включает в себя некоторые из самых драматических преобразований морфологического, функционального и экологического характера, что в конечном итоге привело к появлению характерного плана тела птиц.

Однако палеонтологи все еще пытаются понять, как произошло это фантастическое эволюционное событие.

Новая, полная ископаемая птица 120-миллионной давности из Китая еще больше усложняет этот вопрос, демонстрируя череп, похожий на череп динозавра, сочлененный с телом птицы. Кроме того, ископаемый экземпляр, названный Cratonavis zhui, сохранил удивительно удлиненную лопатку и первую плюсневую кость, что выделяет его среди всех других птиц, включая ископаемых.

Исследование, опубликованное 2 января в журнале Nature Ecology & Evolution, было проведено палеонтологами из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии (IVPP) Китайской академии наук.

В эволюционном древе птиц кратонавис занимает место между более похожим на рептилию длиннохвостым археоптериксом и орнитотораксом (который уже развил многие черты современных птиц).

Для изучения ископаемого черепа ученые сначала использовали компьютерную томографию (КТ) высокого разрешения. Затем они в цифровом формате извлекли кости из их скальной гробницы и реконструировали первоначальную форму и функции черепа.

Результат показывает, что череп кратонависа морфологически почти идентичен черепу динозавров, таких как Tyrannosaurus rex, а не похож на птичий. "Примитивные особенности черепа говорят о том, что большинство меловых птиц, таких как Cratonavis, не могли двигать верхним вектором независимо по отношению к мозговому каркасу и нижней челюсти - функциональное новшество, широко распространенное среди ныне живущих птиц, которое способствует их огромному экологическому разнообразию", - сказал доктор Ли Чжихэн, ведущий автор исследования.

Что касается причудливой лопатки и метатарзалов у Cratonavis, доктор Ван Минь, ведущий и соответствующий автор исследования, сказал: "Лопатка функционально важна для полета птиц, она передает стабильность и гибкость. Мы проследили изменения лопатки во время перехода от теропод к птицам и предположили, что удлиненная лопатка могла увеличить механическое преимущество мышц для втягивания/вращения плечевой кости, что компенсировало общую неразвитость аппарата полета у этой ранней птицы, и эти различия представляют собой морфологические эксперименты в волантильном поведении на ранних этапах диверсификации птиц".

Новое исследование показывает, что первая плюсневая кость подверглась отбору во время перехода от динозавров к птицам, который благоприятствовал более короткой кости. Затем она утратила свою эволюционную лабильность, когда достигла оптимального размера, составляющего менее четверти длины второй плюсневой кости.

"Однако среди мезозойских птиц и их родственников динозавров наблюдалась повышенная эволюционная лабильность, что могло быть следствием противоречивых требований, связанных с непосредственным использованием hallux для передвижения и питания", - говорит соавтор исследования доктор Томас Стидхэм. Для кратонависа такой удлиненный hallux, вероятно, был следствием отбора на хищное поведение".

Аберрантные морфологии лопатки и плюсневых костей, сохранившиеся у Cratonavis, подчеркивают широту скелетной пластичности у ранних птиц, говорит соавтор исследования доктор Чжоу Чжунхэ. Изменения в этих элементах по всему древу теропод показывают специфическую для каждого клада эволюционную лабильность, обусловленную взаимодействием развития, естественного отбора и экологических возможностей.