Ученые из международного коллектива установили, что белки, формирующие перья современных птиц, были обнаружены в оперении динозавров и древних птиц. Данное открытие помогает лучше понять процесс эволюции перьев.
Современные палеонтологические исследования XXI века показали, что птицы имеют общие черты с динозаврами. К примеру, многие динозавры обладали теплокровностью и были покрыты перьями. Сходство прослеживается и в структуре скелета (наличие воздушных мешков, благодаря которым динозавры могли достигать внушительных размеров, недоступных для млекопитающих), а также в других аспектах. Это стало причиной того, что в настоящее время птиц рассматривают как часть динозавров ( клада манирапторов). Однако точная степень сходства остается предметом дискуссий — например, ученые долгое время обсуждают вопрос о том, насколько похожи перья нептичьих динозавров, живших в меловом периоде, и современные птичьи перья.
Предыдущие исследования указывали на то, что состав перьев в доисторические времена отличался от такового у современных птиц. Новое научное исследование, опубликованной в журнале Nature Ecology and Evolution, ученые привели свидетельства, разрушающие это представление.
Палеонтологи Тиффани Слейтер и Мария Макнамара из Ирландского национального университета в Корке, совместно с учеными из Университета Линьи (КНР) и экспертами Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения (США), провели исследование ископаемых остатков перьев синорнитозавра (научное название — Sinornithosaurus) и древнего пернатого динозавра конфуциусорнис (Confuciusornis) населяли территорию современного Китая около 125 миллионов лет назад. Также в качестве объекта изучения было выбрано перо, датируемое возрастом 50 миллионов лет, найденное в США.
Чтобы определить общие черты между динозаврами и птицами, исследователи создали инновационный способ обнаружения остатков белков в древних перьях. При помощи рентгеноскопии и инфракрасной спектроскопии было установлено, что перья синорнитозавра содержат значительное количество β-кератинов, как и перья современных птиц.
Для точной расшифровки химических «сигналов», запечатленных в окаменелых перьях, ученые провели ряд дополнительных исследований. Благодаря им стало возможным выяснить, каким образом белковые структуры перьев деградируют в процессе окаменения.
«Современные птичьи перья содержат большое количество β-кератинов, обеспечивающих прочность, необходимую для полета. Однако предыдущие исследования перьев динозавров показали преобладание α-кератинов. Наши эксперименты позволяют объяснить эти различия в химическом составе: они стали результатом деградации белков в процессе окаменения. Таким образом, в некоторых древних перьях сохранились следы β-кератинов, которые там первоначально присутствовали. В то же время другие ископаемые останки оперения повреждены и дают ложную картину об эволюции перьев», — рассказала Тиффани Слейтер.
Кератины являются основой волос, шерсти, рогов, когтей и копыт млекопитающих, тогда как более плотные β-кератины встречаются в когтях и чешуе рептилий, а также в их панцирях перьях, встречаются они в перьях, клювах и когтях птиц, а также в иглах дикобразов.
Благодаря недавней находке, можно, вероятно, разрешить многолетний спор о сохранности протеинов и белков, содержащихся в перьях, с доисторических эпох.
«Древние биомолекулы способны сохраняться в течение миллионов лет, несомненно. Тем не менее, интерпретировать палеонтологическую летопись напрямую невозможно, поскольку даже кажущиеся хорошо сохранившимися окаменелые ткани подвергались воздействию тепла и сжимались в процессе окаменения. Для изучения процессов, происходящих во время окаменения, и раскрытия химических особенностей ископаемых останков, мы создаем новые инструменты. Это позволит получить новые представления об эволюции ключевых тканей и их биомолекул», — подчеркнула Мария Макнамара.