Сиринкс — уникальный голосовой орган птиц

Птицы издают звуки не гортанью, как млекопитающие и рептилии, а с помощью уникального органа — сиринкса, расположенного в грудной клетке, у основания трахеи. Ни у каких других животных сиринкса нет, и его эволюционное происхождение остаётся загадкой. Новое исследование в Proceedings of the National Academy of Science, проведённое междисциплинарной командой, проливает свет на возможный путь его возникновения.

Устройство и функция

  • У птиц есть и гортань (ларинкс), но она используется только для дыхания и приёма пищи.
  • Звук рождается в сиринксе — коробочке из хрящей (у воробья диаметром ~8 мм) в месте раздвоения трахеи. Проходящий через неё воздух заставляет вибрировать мембраны, создавая пение.

Эволюционная загадка

Ближайшие родственники птиц — крокодилы — используют для звуков гортань. Как и когда предки птиц перешли на сиринкс, неизвестно (ископаемых сиринксов у динозавров пока не найдено).

Новое исследование: ключ в трахее

Учёные изучили строение трахеи у птиц, крокодилов, саламандр, мышей и кошек. Обнаружено важное сходство:

  • У многих животных (кошки, мыши, крокодилы) в месте разветвления трахеи есть структура из сросшихся хрящевых колец — карина. Она укрепляет дыхательные пути.
  • Гипотеза: сиринкс птиц мог эволюционировать из подобной укрепляющей структуры (карины), которая со временем приобрела способность производить звук.

Два сценария эволюции звука у птиц

Исследователи рассматривают два возможных пути:

  1. Сценарий A: Предки птиц утратили способность издавать звуки гортанью, пережили "тихий" период, а затем заново развили её с появлением сиринкса.
  2. Сценарий B (более вероятный): Развитие шло постепенно. Сначала сиринкс возник как поддерживающая структура (как карина), затем приобрёл звукообразующую функцию. Какое-то время птицы могли использовать и гортань, и сиринкс, а познее утратили звуковую функцию гортани.

Аргумент в пользу Сценария B: У динозавров-предков птиц, судя по строению черепа, был развитый слух. Маловероятно, что они длительное время не могли издавать звуки для общения.

Значение открытия

  • Исследование помогает понять, как в эволюции возникают новые структуры (в данном случае сиринкс).
  • Сиринкс — ключ к невероятному разнообразию птичьих песен, которые используются для коммуникации, привлечения партнёров и предупреждения об опасности. Возможно, именно эта способность сыграла роль в образовании более 10 000 видов современных птиц.