Все современные птицы, способные летать, имеют специализированную структуру крыльев, называемую пропатагиум, без которой они не могли бы летать. Эволюционное происхождение этой структуры оставалось загадкой, но новые исследования показывают, что она развилась у неафриканских динозавров. Результаты статистического анализа суставов рук, сохранившихся в окаменелостях, помогают заполнить некоторые пробелы в знаниях о происхождении полета птиц.

Уже давно известно, что современные птицы произошли от определенных видов динозавров, живших миллионы лет назад. Это заставило исследователей обратиться к динозаврам для объяснения некоторых особенностей, присущих только птицам, например, перьев, строения костей и так далее. Но есть что-то особенное в крыльях птиц, что вызвало интерес исследователей с кафедры наук о Земле и планетах Токийского университета.

"На переднем крае крыла птицы находится структура под названием пропатагиум, которая содержит мышцу, соединяющую плечо и запястье, что помогает махать крыльями и делает возможным полет птицы", - говорит доцент Тацуя Хирасава.

"Она не встречается у других позвоночных, и, как выяснилось, исчезла или утратила свою функцию у нелетающих птиц, что является одной из причин, по которым мы знаем, что она необходима для полета. Таким образом, чтобы понять, как развился полет у птиц, мы должны знать, как развивался пропатагиум. Это и побудило нас изучить некоторых далеких предков современных птиц - тероподовых динозавров".

У тероподных динозавров, таких как Tyrannosaurus rex и Velociraptor, были руки, а не крылья. Если бы ученые смогли найти доказательства существования раннего образца пропатагиума у этих динозавров, это помогло бы объяснить, как современная птичья ветвь древа жизни перешла от рук к крыльям.

Однако это не так просто, поскольку пропатагиум состоит из мягких тканей, которые плохо окаменевают, если вообще окаменевают, поэтому прямые доказательства найти невозможно. Вместо этого исследователям пришлось найти косвенный способ определить наличие или отсутствие пропатагиума в образце.

"Решение, которое мы придумали для оценки наличия пропатагиума, заключалось в сборе данных об углах наклона суставов вдоль руки, или крыла, динозавра или птицы", - говорит Юрика Уно, аспирантка из лаборатории Хирасавы.

"У современных птиц крылья не могут полностью раскрыться из-за пропатагиума, что ограничивает диапазон возможных углов между соединительными участками. Если бы мы смогли найти такой же специфический набор углов между суставами у образцов динозавров, мы могли бы с уверенностью сказать, что у них тоже был пропатагиум". И благодаря количественному анализу окаменелых поз птиц и нединозавров мы нашли те самые диапазоны углов между суставами, на которые рассчитывали".

Основываясь на этой подсказке, команда пришла к выводу, что пропатагиум, вероятно, развился у группы динозавров, известных как тероподы-манирапторы, включая знаменитого велоцираптора. Это подтвердилось, когда исследователи обнаружили пропатагиум в сохранившихся мягких тканях окаменелостей, включая пернатых овирапторозавров Caudipteryx и крылатых дромеозавров Microraptor. Все образцы, в которых они обнаружили этот элемент, существовали до эволюции полета в этом роду.

Это исследование означает, что теперь известно, когда появился пропатагиум, и это подводит исследователей к следующему вопросу - как он появился. Почему именно эти виды теропод нуждались в такой структуре, чтобы лучше адаптироваться к окружающей среде, возможно, ответить на этот вопрос будет сложнее.

Команда уже начала изучать возможные связи между ископаемыми свидетельствами и эмбриональным развитием современных позвоночных, чтобы выяснить, не прольет ли это свет на эту проблему. Команда также считает, что некоторые тероподы могли развить пропатагиум не из-за необходимости учиться летать, так как их передние конечности были созданы для захвата предметов, а не для полета.

"Динозавры, изображаемые в популярных СМИ, становятся все более и более точными", - сказал Хирасава. "По крайней мере, сейчас мы видим такие особенности, как перья, но я надеюсь, что скоро мы сможем увидеть еще более современное изображение, где у теропод тоже будет пропатагиум".

Работа опубликована в журнале Zoological Letters.