Ультрафиолет и КТ-сканирование помогли учёным раскрыть скрытые детали идеально сохранившейся окаменелости археоптерикса
Археоптерикс — это окаменелость, которая доказала правоту Дарвина. Это самая древняя известная ископаемая птица, и она помогает показать, что все птицы — включая ныне живущих — являются динозаврами. И хотя первый экземпляр археоптерикса был найден более 160 лет назад, учёные продолжают узнавать новое об этом древнем животном.
В новой статье в журнале Nature исследователи описали особенности последнего экземпляра археоптерикса, представленного научному сообществу: Чикагского археоптерикса, выставленного в 2024 году в Филдовском музее. Благодаря невероятно детальной работе палеонтологов-препараторов, эта окаменелость сохранила больше мягких тканей и тонких деталей скелета, чем когда-либо ранее наблюдалось у археоптерикса.
В частности, набор перьев, никогда ранее не виданный у этого вида, помогает объяснить, почему он мог летать, в то время как многие его не-птичьи родственники-динозавры — нет.
Как и все окаменелости археоптерикса, чикагский экземпляр был найден в известняковых отложениях возле Зольнхофена, Германия. Этот конкретный образец был найден частным коллекционером до 1990 года и находился в частных руках с 1990 года. Группа сторонников помогла Филдовскому музею приобрести его; он прибыл в музей в августе 2022 года.
«Когда мы впервые получили нашего археоптерикса, я подумала: это очень, очень, очень круто, и я была невероятно взволнована. Но в то же время археоптерикс известен уже более 160 лет, поэтому я не была уверена, какие новые вещи мы сможем узнать», — говорит Цзинмай О'Коннор, куратор отдела ископаемых рептилий Филдовского музея и ведущий автор статьи. — «Но наш образец настолько хорошо сохранился и так хорошо препарирован, что мы на самом деле узнаём массу новой информации, от кончика его морды до кончика хвоста».
Археоптерикс, живший около 150 миллионов лет назад в юрский период, был небольшим животным — чикагский экземпляр, в частности, является самым маленьким из известных, размером примерно с голубя. Его крошечные полые кости сохранились в плите чрезвычайно твёрдого известняка.
«Когда у вас есть такая хрупкая окаменелость, вы не можете полностью извлечь её из окружающей породы, как это делают с чем-то большим и прочным, например, с тираннозавром», — говорит О'Коннор. — «Поэтому при препарировании мы осторожно скалывали кусочки породы, покрывающие окаменелость».
Команда препараторов под руководством главного препаратора Филдовского музея Акико Шинья потратила более года на работу с чикагским археоптериксом. Работа была невероятно детальной. Даже увидеть, где заканчивается окаменелость и начинается порода, было сложно, потому что сохранившиеся кости и ткани почти того же цвета, что и окружающая порода.
Для помощи в процессе использовались КТ-сканирование и ультрафиолетовый свет.
«КТ-сканер — это, по сути, аппарат, который делает серию рентгеновских снимков, на основе которых строится трёхмерное изображение, основанное на разнице в плотности. Это позволяет видеть внутреннюю структуру», — говорит О'Коннор. — «КТ-сканирование было очень важным для нашего процесса препарирования — оно позволяло нам знать, например, что кость находится ровно на 3,2 миллиметра ниже поверхности породы. Это первый случай, когда полный археоптерикс был отсканирован на КТ, и данные стали доступны».
«Предыдущие исследования показали, что в химическом составе окаменелостей из Зольнхофена есть что-то, что заставляет мягкие ткани флуоресцировать, или светиться под УФ-светом», — добавляет О'Коннор. — «Поэтому наша потрясающая команда препараторов периодически использовала УФ-свет в процессе подготовки, чтобы убедиться, что они случайно не удаляют никакие мягкие ткани, невидимые невооружённым глазом».
Эта тщательная, технологически ориентированная подготовка позволила сохранить в чикагском археоптериксе больше тонких деталей, чем в любом другом экземпляре.
Ключевые открытия
В этой статье О'Коннор и её команда сосредоточились на нескольких областях: голова, кисти и стопы, а также перья крыла.
- Череп: Кости в нёбе помогают изучить эволюцию краниальной кинетики — особенности современных птиц, позволяющей клюву двигаться независимо от мозговой коробки. Это могло помочь птицам эволюционировать в более чем 11 000 современных видов.
- Конечности: Сохранившиеся мягкие ткани в кистях и стопах подтверждают идеи, что археоптерикс много времени проводил, ходя по земле, и, возможно, даже мог лазать по деревьям.
- Перья и полёт: Самые важные находки связаны с перьями крыла, в частности, с длинными перьями на плечевой кости (третичными маховыми), которые ранее не были видны у археоптерикса.
«Археоптерикс — не первый динозавр с перьями или "крыльями". Но мы считаем, что это самый ранний известный динозавр, который мог использовать свои перья для полёта», — говорит О'Коннор.
Ключом к полёту археоптерикса могли стать эти самые третичные перья.
«По сравнению с большинством современных птиц, у археоптерикса очень длинная плечевая кость. А если вы пытаетесь летать, длинная плечевая кость может создать зазор между длинными первостепенными и второстепенными перьями крыла и остальным телом. Если воздух проходит через этот зазор, это нарушает подъёмную силу, и вы не можете летать», — объясняет О'Коннор.
Современные птицы решили эту проблему, укоротив плечевую кость и развив третичные перья, которые заполняют этот зазор.
«Наш экземпляр — первый археоптерикс, который был сохранён и препарирован таким образом, что мы можем видеть его длинные третичные перья. Эти перья отсутствуют у оперённых динозавров, близких к птицам, но не являющихся птицами. Их маховые перья заканчиваются на локте. Это говорит нам о том, что эти не-птичьи динозавры не могли летать, а археоптерикс — мог. Это также добавляет доказательств тому, что динозавры эволюционировали к полёту более одного раза».
Это первоначальное исследование — только начало для чикагского археоптерикса.
«Мы узнаём что-то захватывающее и новое почти из каждой части тела, которая у нас сохранилась. И эта статья — действительно лишь верхушка айсберга», — заключает О'Коннор.