Эволюция движения птиц: как голень динозавров помогла птицам ходить и крутиться
Исследователи из Йельского университета изучили эволюцию уникальной подвижности коленного сустава птиц, сосредоточившись на малоберцовой кости ("голени") в ноге.
Ключевой элемент — укороченная малоберцовая кость
- У птиц, в отличие от других рептилий, малоберцовая кость (fibula) сильно укорочена и тонка по сравнению с большеберцовой костью (tibia).
- Ранее эта кость считалась рудиментарным остатком и её функциональная роль почти не изучалась.
- Новое исследование показывает, что именно укороченная fibula позволяет колену птиц вращаться более чем на 100 градусов, что критически для ходьбы, маневрирования на земле и, вероятно, брачных демонстраций.
Методология: рентгеновское видео и 3D-модели
Учёные использовали комплексный подход:
- Рентгеновское видео в реальном времени движения коленного сустава у шлемоносной цесарки (helmeted guineafowl).
- Современное ПО для анимации для создания 3D-моделей, визуализирующих геометрию сочленения костей в движении.
- Сравнительный анализ с игуаной, аллигатором, а также строения костей пингвина, страуса, совы и журавля.
Эволюционные истоки у динозавров
Исследование обнаружило переходные формы у некоторых динозавров — предков птиц:
- У многих динозавров (например, Tyrannosaurus rex) колено было "шарнирным" с прямыми суставными поверхностями большеберцовой кости.
- У некоторых птицеподобных динозавров, включая Rahonavis ostromi и Ichthyornis dispar, появились изогнутые суставные поверхности tibia и укороченная, подвижная fibula.
- "Черты, которые сначала появились у динозавров для укрепления ноги, были впоследствии использованы у птиц для уникальной мобилизации коленного сустава", — пояснил соавтор Бхарт-Анджан Бхуллар (Bhart-Anjan Bhullar).
Роль ископаемых из музея Йеля
В работе были ключевыми образцы из Йельского музея Пибоди (Yale Peabody Museum):
- Allosaurus (гигантский хищник юрского периода) — пример "жёсткого" колена динозавра.
- Deinonychus — демонстрировал раннюю форму птичьего коленного сустава.
- Ichthyornis — обладал полностью современным, птичьим коленом.
Исследование является частью более масштабной работы по реконструкции движения древних животных путём сравнения их суставов с суставами современных видов.