Собранный по кусочкам раздробленный череп ископаемой птицы, жившей бок о бок с динозаврами, помог исследователям экстраполировать, как выглядел бы ее мозг: большие обонятельные луковицы означали бы, что эта птица, самое раннее из известных животных, питавшееся фруктами, обладала лучшим обонянием, чем большинство современных птиц. А кости вокруг его глазниц свидетельствовали о том, что днем он видел лучше, чем ночью.
Джехолорнис был птицей размером с ворона, которая жила 120 миллионов лет назад и была одним из самых ранних примеров превращения динозавров в птиц на территории современного Китая. Найденные окаменелости прекрасно сохранились, но были разрушены в результате многолетнего отложения слоев осадка. Это означает, что никто не смог хорошо рассмотреть голову джехолорниса. Но в новом исследовании учёные реконструировали череп джехолорниса в цифровом виде, раскрывая детали его глаз и мозга, которые проливают свет на его зрение и обоняние.
"Джехолорнис - моя любимая птица мелового периода, у нее много необычных, примитивных черт, и это помогает пролить свет на общую историю эволюции разных птиц", - говорит Джингмай О'Коннор, младший куратор отдела ископаемых рептилий в Полевом музее и один из авторов статьи, описывающей находку в Зоологический журнал Линнеевского общества. "Это исследование - первый случай, когда мы действительно получаем представление о том, как выглядел череп этой птицы, каким, должно быть, был ее мозг, что действительно интересно".
Первый автор исследования, Хань Ху, просмотрел примерно 100 окаменелостей в китайском музее природы Шаньдун Тянью и выбрал ту, у которой череп сохранился лучше всего - все еще немного сплющенный, но неповрежденный. "Очень трудно найти правильный череп среди примерно 100 окаменелостей, так как мы не будем знать, предоставит ли один череп нам нужную информацию до сканирования, а из-за затрат на высококачественное сканирование мы не смогли просканировать все эти образцы, чтобы выбрать лучший. Тем не менее, я выбрал этот череп, потому что, по крайней мере, с открытой поверхности, он относительно полный, и что также важно, этот череп сохранился, чтобы быть изолированным от других частей его тела", - говорит Ху, исследователь из Департамента наук о Земле Оксфордского университета, Великобритания. "Это очень полезно, поскольку мы обычно не отрубаем череп от скелета, если они сочленены - никто не хочет повредить эти предыдущие окаменелости, но изолированный череп уменьшит размер области сканирования, что значительно повысит качество сканирования. К счастью, образец, который мы выбрали для этого проекта, почти идеален - он предоставил нам так много неизвестной информации после цифровой реконструкции".
"Эти кости были похожи на дно пакета с картофельными чипсами - они не были полностью раздавлены, но кусочки были спрессованы", - говорит О'Коннор. "Таким образом, мы смогли провести их компьютерную томографию - по сути, взять кучу рентгеновских снимков и сложить их вместе, чтобы сформировать 3D-изображение, - а затем в цифровом виде повторно "собрать" их и реконструировать череп из всех этих костей".
«Мы смогли увидеть различные особенности черепа, которых никогда раньше не видели у джехолорниса и мы даже смогли экстраполировать, как выглядел его мозг», — говорит соавтор и исследователь Полевого музея Маттео Фаббри.
Сам мозг не сохранился (мягкие ткани сохраняются редко), но мозг птиц и динозавров имеет тенденцию аккуратно располагаться внутри их черепов. Более того, структура мозга сохраняется у разных видов и с течением времени — такие, как обонятельные луковицы и мозжечок, в одних и тех же местах, сохраняются независимо от того, будь это мозг лягушки, человека или ископаемой птицы. Благодаря расположению этих структур палеонтологи смогли определить, насколько мозг джехолорниса соотносится с современными птицами и динозаврами (или строго говоря с нептичьими динозаврами, все птицы, включая джехолорниса являются динозаврами, но не все динозавры - являются птицами).
«Морфология мозга джехолорниса является переходной, между тем, что мы видим у нептичьих динозавров и тем, что мы видим у современных птиц», — говорит Фаббри. «Если вы посмотрите на черепа динозавров, вы увидите место очень похожего на мозг рептилии, а это означает, что у них очень большие обонятельные луковицы, а оптические доли, находящиеся в среднем мозге, уменьшены. Хорошее обоняние и плохое зрение, что очень похоже на рептилий. А с другой стороны, если вы посмотрите на современных птиц, то у них все наоборот. У них маленькие обонятельные луковицы и очень большие оптические доли. А джехолорнис - это что-то среднее».
У джехолорниса были обонятельные луковицы больше, чем у большинства современных птиц, а это означает, что он, вероятно, больше полагался на свое обоняние, чем современные птицы (за исключением нескольких острых обоняний, таких как стервятники). Сильное обоняние джехолорниса имеет смысл в контексте другого недавнего исследования команды, показывающего, что джехолорнис - самая древняя птица, питавшаяся фруктами. "Когда фрукты созревают, они выделяют много химических веществ", - говорит О'Коннор. "Мы пока не можем этого доказать, но лучшее обоняние могло бы помочь джехолорнису найти фрукты".
В дополнение к мозгу, приспособленному для обоняния, исследователи обнаружили, что джехолорнис, вероятно, лучше видел днем, чем ночью. У птиц есть кости, называемые склеральными кольцами, которые помогают определить, сколько света попадает в их глаза. Виды, которым необходимо видеть ночью, такие как совы, имеют более широкие отверстия в склеральных кольцах относительно глазниц, чтобы пропускать больше света; птицы, которые активны днем, имеют более узкие отверстия для прохождения света, например, диафрагма фотоаппарата. Склеральные кольца джехолорниса, по-видимому, указывают на то, что он был наиболее активен в течение дня.
Все эти особенности черепа помогают лучше понять образ жизни этой ранней пташки и ту роль, которую она играла в своей экосистеме. "Реконструкция черепа - кропотливая работа, и по мере того, как люди начинают уделять ей время, становится все более очевидным, что эволюция птиц была более сложной, чем мы ожидали", - говорит Фаббри. "Он отличается не только от динозавров и современных птиц, но и от других ранних пташек. Это не простая эволюционная история".
Источники информации
- Han Hu, Yan Wang, Matteo Fabbri, Jingmai K O’Connor, Paul G Mcdonald, Stephen Wroe, Xuwei Yin, Xiaoting Zheng, Zhonghe Zhou, Roger B J Benson. Cranial osteology and palaeobiology of the Early Cretaceous bird Jeholornis prima (Aves: Jeholornithiformes). Zoological Journal of the Linnean Society, 2022; DOI: 10.1093/zoolinnean/zlac089
