Четырёхкрылые динозавры не были предками птиц: полёт у них возник независимо

Микрораптарины — небольшие пернатые динозавры, известные в основном по находкам из раннемеловой биоты Цзехол на северо‑востоке Китая. Они входят в группу Paraves, к которой относятся птицы и их ближайшие родственники. Из‑за сочетания признаков в строении конечностей и оперения микрораптаринов давно рассматривают как модель для изучения происхождения полёта. Однако остаётся неясным, унаследовали ли птицы и микрораптарины способность к полёту от общего предка или приобрели её независимо, пишет журнал Nature.com.

Исследователи описали новый вид Norellraptor barsboldi по полному скелету с отпечатками оперения. Он найден в городе Ламадун на западе провинции Ляонин в отложениях формации Цзюфотан (нижний мел). Название рода отсылает к американскому палеонтологу Марку Норреллу, а видовое — к монгольскому палеонтологу Ринчену Барсболду. Длина скелета составляет 57 см. Полное срастание костей голени и плюсны, а также гладкая поверхность длинных костей указывают, что особь уже вышла из ювенильной стадии. К уникальным признакам нового вида относятся сильно увеличенные отверстия в передней части предглазничной ямки черепа и слабо изогнутая лобковая кость с небольшим «стопой»-выступом на конце. По строению скелета Norellraptor оказался ближайшим родственником Zhongjianosaurus среди поздних микрораптарин: у них общие утолщённый отросток на конце локтевой кости, срастание верхних частей плюсневых костей и особая конфигурация плюсны.

Гистологический анализ лучевой кости показал две линии остановки роста, то есть динозавр прожил не менее двух лет. С учётом того, что часть внутренних слоёв кости была рассосана, авторы оценили минимальный возраст в 3 года. Рост кости неоднократно менял темп, а у части сосудистых каналов — необычная радиальная ориентация. Такая картина отличается от строения бедренной кости молодого Microraptor, где рост не прерывался. У молодых особей Sinornithosaurus и Wulong различий между передней и задней конечностями гистология не выявила.

Разные пути к полёту: что показала филогения

Для реконструкции эволюции авторы построили филогенетическое древо. По их расчётам, вдоль ветвей микрораптарин возникло 194 апоморфии, и около 30 % из них (57 признаков) независимо появились и в линии птиц (Avialae). Среди них — относительно длинная грудина, крупный боковой отросток коракоида, отверстие в дельтопекторальном гребне, срастание полулунной кости запястья с пястью, укорочение первого пальца и серповидные когти на лапах. Если принудительно включить микрораптарин в состав Avialae, получаются деревья на 23 шага длиннее, и даже в этом случае они остаются ближе к основанию, чем археоптерикс и анхиорнисовые.

Порядок появления признаков у двух линий разный. У микрораптарин сначала, у основания группы, укоротились фаланги кисти, что связывают с ослаблением хватательной функции. Срастание костей запястья и пясти, отверстие в дельтопекторальном гребне и удлинение грудины появились позже, у подгруппы Microraptorini. У птиц эти же изменения шли в обратном порядке: сначала возникли последние три признака, а укорочение фаланг — позднее. Это позволило авторам отвергнуть общий механизм развития, который мог бы направлять эволюцию «лётного аппарата» у разных линий Paraves, и предположить несколько независимых режимов отбора.

Кто ближе к предкам птиц и как росли крылья

Филогенетический анализ также поместил Halszkaraptorinae и Unenlagiinae ближе к птицам, чем дромеозавриды и троодонтиды. Поэтому, как отмечают авторы, Unenlagia и Halszkaraptor могут лучше отражать исходное строение предков птиц, а значение лётных адаптаций микрораптарин для реконструкции происхождения птичьего полёта оказывается меньше, чем считалось.

Предварительные гистологические данные указывают на возможную особенность роста передних конечностей. У современных птиц, способных к полёту (например, у гусеобразных), крыло растёт быстрее ног. У микрораптарин же в более зрелых образцах наблюдается обратная картина. Если связь роста и функции у них была такой же, как у современных птиц, то передние конечности четырёхкрылых динозавров могли развиваться по особой модели с ранним функциональным созреванием, не встречающейся у современных летающих птиц. Авторы подчёркивают, что эти выводы пока предварительные.