Удивительно сохранившийся череп маленького, похожего на чайку существа под названием Ichthyornis может пролить свет на то, как предки современных птиц пережили массовое вымирание, которое уничтожило всех остальных динозавров.
Ученые сравнили череп ихтиорнисина с черепами десятков ныне живущих птиц. Они обнаружили, что этот близкий родственник современных птиц, тем не менее, имел мозг, форма которого заметно отличалась. Полученные данные свидетельствуют о том, что расширенный передний мозг, встречающийся у ныне живущих птиц, помогал им адаптироваться к быстро меняющемуся миру, сообщили исследователи 30 июля в журнале Science Advances.
"Уникальная форма мозга, в частности, действительно большое полушарие головного мозга, была основным фактором того, почему живые птицы смогли выжить, когда никакие другие динозавры не могли этого сделать", - говорит Кристофер Торрес, палеонтолог из Университета Огайо в Афинах и соавтор результатов исследования.
Когда 66 миллионов лет назад астероид шириной более шести миль врезался в мексиканский полуостров Юкатан, он вызвал цунами и лесные пожары, поднял клубы пыли, которые кружили вокруг планеты и блокировали солнечный свет, что привело к гибели растений и резкому изменению климата Земли. Однако некоторые древние птицы пережили катастрофу, и ученые выдвинули несколько идей о том, какие черты могли дать им преимущество.
Одна из возможностей заключается в том, что эти птицы были меньше, а значит, более приспособленными, чем их соседи. "Сколько пищи нужно организму, как он может передвигаться, где в мире он может жить, на какой широте - все эти признаки связаны с размером тела", - говорит Торрес.
А может быть, ответ кроется в беззубых клювах современных птиц, которые могли питаться разнообразной пищей, от плоти до семян.
Современные птицы также имеют очень сложный мозг. "Они невероятно умные существа, и поэтому было выдвинуто предположение, что некоторые аспекты мозга и того, что мозг может делать, могли способствовать такой уникальной выживаемости", - говорит Торрес.
Однако, к сожалению, о мозге ранних птиц известно очень мало. Как группа, они относительно малы и имеют хрупкие кости. Процесс окаменения "невообразимо жесток", отмечает Торрес, и те немногие черепа, которые выдерживают его, обычно оказываются сплющенными и трудно поддаются расшифровке.
Но археоптерикс, самая ранняя из известных птиц, жившая 150 миллионов лет назад, является исключением. Ученым удалось установить, что его передний мозг был пропорционально намного меньше, чем у ныне живущих птиц.
Изученный Торресом и его коллегами череп ихтиорниса возрастом 70 миллионов лет может заполнить некоторые пробелы между археоптериксом и ныне живущими птицами. Ихтиорнис был морской птицей размером с голубя, с зубастым клювом, обитавшей на территории современной Северной Америки. Это один из самых близких родственников ныне живущих птиц. Это означает, что ихтиорнис может помочь исследователям определить, какие черты были действительно уникальны для птиц, выживших после падения астероида.
Торрес и его команда использовали компьютерные томограммы почти полного черепа, первоначально обнаруженного несколько лет назад коллекционерами в Канзасе, для цифровой реконструкции общей формы мозга ихтиорниса. Затем исследователи сравнили этот мозг с аналогичными анализами археоптерикса, нескольких более отдаленно родственных динозавров и десятков живых птиц, включая фламинго, дятлов, пингвинов, страусов и малиновок.
У живых птиц головной мозг, часть переднего мозга, состоящая из левого и правого полушария, очень велик по сравнению с остальной частью мозга. Именно в этой области происходит высшее познание, включая обработку сенсорной информации, память и многое другое.
Чтобы вместить внушительные размеры, головной мозг у птиц также расположен иначе, чем у других рептилий, таких как змеи и крокодилы. У современных птиц головной мозг располагается на вершине, а не прямо перед средним мозгом.
Торрес и его коллеги обнаружили, что Ichthyornis, несмотря на эволюционную близость к ныне живущим птицам, имел мозг, гораздо более похожий на мозг археоптерикса. Его головной мозг был все еще довольно маленьким, а мозг имел в целом более линейную форму. Объемный головной мозг, как показывают результаты исследования, стал по-настоящему выраженным только после появления современных птиц.
По словам Торреса, пока неясно, какие именно преимущества давал птицам расширенный передний мозг. Однако, по его словам, когда условия ухудшились после падения астероида, "их способность обрабатывать эти изменения и реагировать соответствующим образом, причем достаточно быстро, могла сыграть решающую роль в выживании после массового вымирания".
Однако размер мозга, вероятно, был не единственной причиной выживания предков современных птиц. По словам Торреса, этому также могли способствовать их маленькие тела, клювы и другие признаки. Исследователи попытались оценить влияние размера тела, проанализировав размеры более 2 000 вымерших и ныне живущих видов. Однако они посчитали, что у них недостаточно информации о размерах тела других птиц, живших в то время, чтобы правильно определить, играет ли размер роль в выживании.
Кроме того, он предупреждает, что исследователи могли опираться только на данные черепов двух древних видов птиц.
"Мы до сих пор не знаем, как выглядел мозг у большинства ранних птиц", - говорит Торрес. Он надеется, что в будущем будет найдено больше хорошо сохранившихся окаменелостей, подобных ихтиорнису. "Это поможет нам уточнить картину и лучше понять, что именно сделало живых птиц такими особенными".
В качестве следующего шага исследователи изучат живых птиц, чтобы понять, насколько сильно головной мозг различается у представителей одного вида. Это, в свою очередь, поможет определить, насколько хорошо имеющиеся немногочисленные черепа Ichthyornis и Archaeopteryx действительно представляют этих давно исчезнувших птиц.