Пробка (Ирландия). Прочные, но легкие, красивые и четко структурированные, перья — самый сложный кожный придаток, когда-либо возникший у позвоночных.
Несмотря на то, что люди играли с перьями с доисторических времен, мы до сих пор многого в них не понимаем.
Наше новое исследование показало, что некоторые из первых животных с перьями также имели чешуйчатую кожу, как и рептилии.После появления в 1996 году первого пернатого динозавра, Sinosauropteryx prima, волна открытий нарисовала еще более интересную картину эволюции перьев.
Теперь мы знаем, что многие динозавры и их летающие родственники птерозавры имели перья. В прошлом перья имели более разнообразную форму – например, лентообразные перья с расширенными кончиками были обнаружены у динозавров и вымерших птиц, но не у современных птиц. Сегодня птицам унаследованы лишь некоторые древние типы перьев.
Палеобиологи также узнали, что ранние перья не были созданы для полета. Окаменелости ранних перьев имели простую структуру и редкое распределение по телу, поэтому они могли предназначаться для демонстрации или тактильного восприятия. Окаменелости птерозавров позволяют предположить, что они, возможно, играли роль в терморегуляции и формировании цветового рисунка.Какими бы удивительными ни были эти окаменелости, древнее оперение рассказывает лишь часть истории эволюции перьев. Остальные действия происходили в коже.
Кожа современных птиц мягкая и предназначена для поддержки, контроля и роста пигментации перьев, в отличие от чешуйчатой кожи рептилий.
Окаменелости кожи динозавров встречаются чаще, чем вы думаете. Однако на сегодняшний день на микроскопическом уровне исследовано лишь несколько окаменелостей кожи динозавров.Эти исследования, например исследование четырех окаменелостей с сохранившейся кожей в 2018 году, показали, что кожа ранних птиц и их близких родственников динозавров (целурозавров) уже очень напоминала кожу современных птиц. Птицеподобные лыжи появились до того, как появились птицеподобные динозавры.
Итак, чтобы понять, как эволюционировала птичья кожа, нам нужно изучить динозавров, которые разветвлялись раньше на эволюционном древе.
Наше исследование показывает, что по крайней мере у некоторых пернатых динозавров до сих пор была чешуйчатая кожа, как у современных рептилий. Эти доказательства получены от нового экземпляра Psittacosaurus, рогатого динозавра с щетинкообразными перьями на хвосте.Пситтакозавр жил в раннем меловом периоде (около 130 миллионов лет назад), но его род, птицетазовые динозавры, отделился от других динозавров гораздо раньше, в триасовом периоде (около 240 миллионов лет назад).
У нового образца мягкие ткани скрыты невооруженным глазом. Однако под ультрафиолетовым светом чешуйчатая кожа приобретает оранжево-желтый оттенок. Кожа сохраняется на туловище и конечностях, которые являются частями тела, не имеющими перьев.
Эти светящиеся цвета обусловлены минералами кремнезема, которые отвечают за сохранение ископаемой кожи. Во время окаменения богатые кремнеземом жидкости пропитывают кожу до того, как она разложилась, воспроизводя структуру кожи с невероятными деталями. Сохраняются мелкие анатомические особенности, включая эпидермис, лыжные клетки и пигменты кожи, называемые меланосомами.Ископаемые клетки кожи имеют много общего с клетками кожи современных рептилий. У них одинаковый размер и форма клеток, и они оба имеют слитые границы клеток – особенность, известная только у современных рептилий.
Распределение ископаемого пигмента кожи идентично таковому в чешуе современных крокодилов. Однако ископаемая кожа кажется относительно тонкой по меркам рептилий. Это говорит о том, что ископаемые чешуи пситтакозавра по составу также были похожи на чешую рептилий.
Чешуя рептилий твердая и жесткая, потому что она богата белком, строительным для кожи, т.е. жесткими роговичными бета-белками. Напротив, мягкая кожа птиц состоит из белка другого типа — кератина, который является ключевым структурным материалом в волосах, ногтях, когтях, копытах и нашей внешней поверхности кожи.Чтобы обеспечить физическую защиту, тонкая обнаженная кожа пситтакозавра должна была состоять из жестких роговых бета-белков, как у рептилий. Мягкая птичья кожа была бы слишком хрупкой без защитных перьев.
В совокупности новые ископаемые свидетельства указывают на то, что у пситтакозавра была кожа типа рептилии в тех областях, где у него не было перьев. Хвост, сохранивший у некоторых экземпляров перья, у нашего экземпляра, к сожалению, не сохранил ни перьев, ни кожи.
Однако хвостовые перья на других экземплярах показывают, что некоторые особенности птичьих лыж, должно быть, уже развились, чтобы удерживать перья на месте. Наше открытие предполагает, что ранние пернатые животные имели смешанный тип кожи: птичья кожа была только на пернатых участках тела, а остальная часть кожи все еще была чешуйчатой, как у современных рептилий.Такое зональное развитие гарантировало бы защиту кожи животного от истирания, обезвоживания и патогенов.
Что дальше?
Следующий пробел в знаниях, который предстоит изучить ученым, — это эволюционный переход от кожи пситтакозавра, напоминающей рептилию, к коже других, более тяжелых пернатых динозавров и ранних птиц.Нам также необходимо больше экспериментов по изучению самого процесса окаменения. Мы многого не понимаем в том, как окаменевают мягкие ткани, а это означает, что трудно сказать, какие особенности кожи в окаменелостях являются реальными биологическими особенностями, а какие являются просто артефактами окаменелости. .
За последние 30 лет летопись окаменелостей удивила ученых в отношении эволюции перьев. Будущие открытия ископаемых перьев могут помочь нам понять, как динозавры и их родственники развили полет, теплокровный метаболизм и то, как они общались друг с другом. (Разговор) ПЯПЯ
Несмотря на то, что люди играли с перьями с доисторических времен, мы до сих пор многого в них не понимаем.
Наше новое исследование показало, что некоторые из первых животных с перьями также имели чешуйчатую кожу, как и рептилии.После появления в 1996 году первого пернатого динозавра, Sinosauropteryx prima, волна открытий нарисовала еще более интересную картину эволюции перьев.
Теперь мы знаем, что многие динозавры и их летающие родственники птерозавры имели перья. В прошлом перья имели более разнообразную форму – например, лентообразные перья с расширенными кончиками были обнаружены у динозавров и вымерших птиц, но не у современных птиц. Сегодня птицам унаследованы лишь некоторые древние типы перьев.
Палеобиологи также узнали, что ранние перья не были созданы для полета. Окаменелости ранних перьев имели простую структуру и редкое распределение по телу, поэтому они могли предназначаться для демонстрации или тактильного восприятия. Окаменелости птерозавров позволяют предположить, что они, возможно, играли роль в терморегуляции и формировании цветового рисунка.Какими бы удивительными ни были эти окаменелости, древнее оперение рассказывает лишь часть истории эволюции перьев. Остальные действия происходили в коже.
Кожа современных птиц мягкая и предназначена для поддержки, контроля и роста пигментации перьев, в отличие от чешуйчатой кожи рептилий.
Окаменелости кожи динозавров встречаются чаще, чем вы думаете. Однако на сегодняшний день на микроскопическом уровне исследовано лишь несколько окаменелостей кожи динозавров.Эти исследования, например исследование четырех окаменелостей с сохранившейся кожей в 2018 году, показали, что кожа ранних птиц и их близких родственников динозавров (целурозавров) уже очень напоминала кожу современных птиц. Птицеподобные лыжи появились до того, как появились птицеподобные динозавры.
Итак, чтобы понять, как эволюционировала птичья кожа, нам нужно изучить динозавров, которые разветвлялись раньше на эволюционном древе.
Наше исследование показывает, что по крайней мере у некоторых пернатых динозавров до сих пор была чешуйчатая кожа, как у современных рептилий. Эти доказательства получены от нового экземпляра Psittacosaurus, рогатого динозавра с щетинкообразными перьями на хвосте.Пситтакозавр жил в раннем меловом периоде (около 130 миллионов лет назад), но его род, птицетазовые динозавры, отделился от других динозавров гораздо раньше, в триасовом периоде (около 240 миллионов лет назад).
У нового образца мягкие ткани скрыты невооруженным глазом. Однако под ультрафиолетовым светом чешуйчатая кожа приобретает оранжево-желтый оттенок. Кожа сохраняется на туловище и конечностях, которые являются частями тела, не имеющими перьев.
Эти светящиеся цвета обусловлены минералами кремнезема, которые отвечают за сохранение ископаемой кожи. Во время окаменения богатые кремнеземом жидкости пропитывают кожу до того, как она разложилась, воспроизводя структуру кожи с невероятными деталями. Сохраняются мелкие анатомические особенности, включая эпидермис, лыжные клетки и пигменты кожи, называемые меланосомами.Ископаемые клетки кожи имеют много общего с клетками кожи современных рептилий. У них одинаковый размер и форма клеток, и они оба имеют слитые границы клеток – особенность, известная только у современных рептилий.
Распределение ископаемого пигмента кожи идентично таковому в чешуе современных крокодилов. Однако ископаемая кожа кажется относительно тонкой по меркам рептилий. Это говорит о том, что ископаемые чешуи пситтакозавра по составу также были похожи на чешую рептилий.
Чешуя рептилий твердая и жесткая, потому что она богата белком, строительным для кожи, т.е. жесткими роговичными бета-белками. Напротив, мягкая кожа птиц состоит из белка другого типа — кератина, который является ключевым структурным материалом в волосах, ногтях, когтях, копытах и нашей внешней поверхности кожи.Чтобы обеспечить физическую защиту, тонкая обнаженная кожа пситтакозавра должна была состоять из жестких роговых бета-белков, как у рептилий. Мягкая птичья кожа была бы слишком хрупкой без защитных перьев.
В совокупности новые ископаемые свидетельства указывают на то, что у пситтакозавра была кожа типа рептилии в тех областях, где у него не было перьев. Хвост, сохранивший у некоторых экземпляров перья, у нашего экземпляра, к сожалению, не сохранил ни перьев, ни кожи.
Однако хвостовые перья на других экземплярах показывают, что некоторые особенности птичьих лыж, должно быть, уже развились, чтобы удерживать перья на месте. Наше открытие предполагает, что ранние пернатые животные имели смешанный тип кожи: птичья кожа была только на пернатых участках тела, а остальная часть кожи все еще была чешуйчатой, как у современных рептилий.Такое зональное развитие гарантировало бы защиту кожи животного от истирания, обезвоживания и патогенов.
Что дальше?
Следующий пробел в знаниях, который предстоит изучить ученым, — это эволюционный переход от кожи пситтакозавра, напоминающей рептилию, к коже других, более тяжелых пернатых динозавров и ранних птиц.Нам также необходимо больше экспериментов по изучению самого процесса окаменения. Мы многого не понимаем в том, как окаменевают мягкие ткани, а это означает, что трудно сказать, какие особенности кожи в окаменелостях являются реальными биологическими особенностями, а какие являются просто артефактами окаменелости. .
За последние 30 лет летопись окаменелостей удивила ученых в отношении эволюции перьев. Будущие открытия ископаемых перьев могут помочь нам понять, как динозавры и их родственники развили полет, теплокровный метаболизм и то, как они общались друг с другом. (Разговор) ПЯПЯ
