Согласно исследованию, аэрированные кости эволюционировали в трех отдельных линиях: птерозавры (технически летающие рептилии) и две линии динозавров, тероподы (от микрораптора размером с ворону до огромного тираннозавра) и зауроподоморфы (длинношеие травоядные, включая брахиозавра). Ученые сосредоточились на позднем триасовом периоде, примерно 233 миллиона лет назад, на юге Бразилии.
Оказалось, что динозавры завоевали господство на Земле благодаря этому эволюционному приспособлению
Иногда трудно представить, как на планете, которую мы называем домом, с ее мегаполисами и безмятежными сельскохозяйственными угодьями когда-то доминировали динозавры размером с автобусы и пятиэтажные дома. Но недавние исследования помогли углубить наше понимание того, почему древние ящеры воцарились на Земле: ответ может заключаться в их особых костях, структурированных как пористые шоколадки.
Getty Images
Бразильский палеонтолог Тито Аурелиано обнаружил, что полые кости, заполненные маленькими воздушными мешочками, были настолько важны для выживания динозавров, что эта особенность развилась в ходе эволюции сразу у нескольких линий совершенно независимо друг от друга
Каждый раз, когда животное размножается, эволюция вносит случайные варианты в генетический код. Некоторые из этих вариантов передаются потомству и развиваются с течением времени. Чарльз Дарвин считал, что эволюция создала «бесконечные самые красивые формы». Но некоторые приспособления возникают спонтанно снова и снова, что-то вроде набора одной и той же карты несколько раз. Когда одна и та же карта продолжает появляться в разных колодах, это признак того, что эволюция нашла важное и эффективное решение.
Вариант, который изучала бразильская команда, представлял собой аэрированные кости позвонков, которые увеличили бы силу динозавров и при этом уменьшили бы массу их тела.
Легкий, но мощный
Часто товары, купленные в интернет-магазинах, упакованы в гофрированный картон, который имеет те же преимущества, что и аэрированные кости. Он легкий, но при этом жесткий и прочный.
Гофрированный картон, или, как его сначала называли, гофрированная бумага, был рукотворным дизайнерским экспериментом, который имел огромный успех и теперь является частью нашей повседневной жизни. Он был запатентован в Англии в 1856 году и изначально предназначался для поддержки цилиндров, которые в то время были популярны в викторианской Англии и США. Три года спустя Дарвин опубликовал свою книгу «Происхождение видов», в которой изложил, что эволюционные черты, создающие преимущества, с большей вероятностью будут переданы будущим поколениям, чем варианты, которые этого не делают.
Технология компьютерной томографии позволила Аурелиано и его коллегам заглянуть внутрь изучаемых ими твердых окаменелостей. Без современных технологий было бы невозможно изучить внутренности окаменелостей и обнаружить воздушные мешки в позвоночнике. Однако исследование показало, что ни у одного общего предка не было этой черты. Все три группы, должно быть, развили воздушные мешки независимо, и каждый раз немного по-разному.
Воздушные мешочки, вероятно, повышали уровень кислорода в крови динозавров. Триасовый период характеризовался палящим жарким и сухим климатом. Таким образом, большее количество кислорода, циркулирующего в крови, будет более эффективно охлаждать тела динозавров. Это также позволило бы им двигаться быстрее. Кроме того, полости укрепляли и внутреннюю структуру костей древних ящеров, создав при этом большую площадь поверхности для прикрепления крупных и мощных мышц.
Все это позволило бы костям вырасти до гораздо большего размера, не утяжеляя животное сверх необходимого. У современных птиц аэрированные кости точно так же уменьшают общую массу и объем, одновременно повышая прочность и жесткость костей, необходимые для полета.
Доисторическое наследие
Отголоски этого наследия динозавров лежат во многих существах, живущих в наши дни. Не только птицы, но и другие животные используют воздушные мешки, чтобы поддерживать и укреплять свои большие кости и черепа, не утяжеляя их.
Отличным примером этого является череп слона. Внутри черепа слона находятся большие полости, которые позволяют животному двигать своей массивной головой и тяжелыми бивнями, не напрягая мышцы шеи.
Человеческий мозг также защищен двумя слоями твердой, компактной кости (внутренний и внешний столы), между которыми находится слой более мягкой, губчатой и аэрированной кости, известный как диплоэ. Это позволяет нашим черепам быть легкими, но прочными и способными поглощать удары черепа.
Это примеры конвергентной эволюции, в которой животные неоднократно сталкиваются с одной и той же проблемой, каждый раз вырабатывая схожие, но не всегда идентичные, решения. Современные животные играют по той же эволюционной схеме, что и динозавры.