Ученые выяснили, как мозг птерозавров и птиц развивался для полета разными способами

Новости МирТесен

Нервная система птерозавров развивалась по особенному пути, существенно отличаясь от последовательного сценария, характерного для птиц. У летающих ящеров структуры мозга, отвечающие за ориентацию в воздушном пространстве, сформировались параллельно с развитием крыльев, а не были унаследованы от их предков.

Птерозавры стали первыми позвоночными животными на земле, которые освоили активный машущий полет. Они поднялись в небо примерно 220 миллионов лет назад.

Передвижение по воздуху – непростой процесс. Для него необходимы не только крылья и сильные мышцы, но и специфическое устройство нервной системы, обеспечивающее равновесие и обработку зрительной информации. На протяжении длительного времени палеонтологи сталкивались с трудностями в понимании того, как развивался мозг этих летающих рептилий, поскольку черепа ранних птерозавров слишком нежные и недостаточно хорошо сохранились в ископаемых останках.

Зачастую ученые проводят параллели между птерозаврами и птицами. Хищные животные являются предками птиц динозавры-манирапторы — развитие мозга и острота зрения совершенствовались постепенно, еще до первых попыток полета. Птицы, когда они появились, использовали для полета уже сформировавшийся мозговой аппарат. В биологии это явление описывается термином «экзаптация.

Установить, действовал ли аналогичный принцип у птерозавров, не представлялось возможным вследствие недостатка информации о строении черепа их ближайших наземных сородичей — лагерпетидов. Недавние открытия прекрасно сохранившихся останков лагерпетид в Бразилии и Аргентине существенно повлияли на понимание развития событий. Благодаря этому ученые получили возможность изучить строение черепа предков птерозавров и прояснить детали эволюционного процесса.

Группа палеонтологов провела исследование внутреннего строения черепа лагерпетида определенного вида Ixalerpeton polesinensis. Выяснилось, что эволюционный путь, позволивший летающим ящерам покорить небо, существенно отличался от пути, пройденного динозаврами и птицами. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

Для создания трехмерной модели эндокаста, представляющего собой цифровой слепок внутренней полости черепа и повторяющего форму мозга, авторы статьи использовали компьютерную томографию. Затем полученную модель сравнили с мозгом птерозавров, ранних динозавров и современных птиц.

Анализ выявил, что мозг наземного предка Ixalerpeton имел примитивное вытянутое строение. Полушария оставались небольшими и узкими: их ширина превышала ширину заднего мозга менее чем в полтора раза. У птерозавров и птиц это соотношение всегда больше двух.

У лагерпетида уже проявляется одна существенная черта: зрительные доли расположены ниже и смещены в сторону. Такая конфигурация типична для летающих существ, несмотря на то, что предок птерозавров обитал на земле. По всей видимости, более острое зрение помогало ему в охоте или при передвижении по деревьям.

С возникновением первых птерозавров мозг претерпел значительные и быстрые изменения. Обонятельные луковицы стали меньше, а сам мозг приобрел короткую и округлую форму, что было связано с существенным увеличением размеров больших полушарий. Ключевым изменением стало заметное увеличение мозжечка – области мозга, отвечающей за стабилизацию взгляда во время движения головы. У птерозавров мозжечок по объему превышал зрительные доли, что не наблюдается у других позвоночных животных.

Связь между необычным размером мозжечка и структурой крыла птерозавра была установлена исследователями. Оно состояло из натянутой кожной мембраны, содержащей мышцы и чувствительные волокна. В отличие от перьев птиц, подобное крыло выполняло функцию огромного органа осязания, передавая в мозг множество сигналов о воздушных потоках и положении тела. Мозжечок обрабатывал эту информацию, что позволяло ящеру оперативно корректировать полет и сохранять концентрацию взгляда на добыче.

Птицы получили от своих предков — наземных динозавров — базовую структуру мозга, которая лишь подверглась незначительным изменениям. Птерозавры, напротив, продемонстрировали нейроанатомическое новшество. Их мозг претерпел изменения, необходимые для полета, очень быстро, без длительной подготовки. Эволюция нервной системы этих рептилий шла параллельно с развитием скелета и крыльев, что сделало их безупречными воздушными хищниками своего времени.