Оказалось, что динозавры завоевали господство на Земле благодаря этому эволюционному приспособлению
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.
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.