Американские биологи, работающие над проектом обратной эволюции птиц, широко известным как «курозавр», успешно избавились от клюва. Наряду с вееровидным хвостом, отсутствием зубов и цепких лап именно клюв является одной из важнейших черт, отличающих птиц от рептилий. Таким образом, «возвращение динозавров», или, точнее, конструирование подобий древних рептилий из материала их потомков, успешно продвигается вперед.
Черепа цыпленка из контрольной группы (слева), «курозавра» (в центре) и современного аллигатора (справа)
Как известно, динозавры вымерли на границе мелового и палеогенового периодов, примерно 65 млн лет назад. Единственными дожившими до наших дней их потомками считаются современные птицы, которых некоторые исследователи склонны вообще считать особой группой динозавров. «Сейчас в мире существует от 10 до 20 тысяч видов птиц, то есть по крайней мере в два раза больше, чем всех известных видов млекопитающих. Так что в каком-то смысле мы по-прежнему живем в эпоху динозавров», – заявил ведущий автор нового исследования Барт-Аньян Буллар, палеонтолог и биолог Йельского университета.
Вместе с Архатом Абжановым из Гарварда Буллар работает над созданием курозавра – птицы, которой искусственным образом возвращены черты строения ее предков-динозавров. Своей главной задачей научный коллектив называет замену птичьего клюва на рептилью морду. «Клюв очень важен для питания птиц и является важной частью их скелета. Возможно, именно этот орган наиболее разнообразен по форме и функциям – вспомните, например, как различаются клювы фламинго, попугая, ястреба, пеликана или колибри, – рассказал Буллар. – Тем не менее, пока было опубликовано очень мало работ, посвященных анатомии и эволюции клювов». Клюв призван максимально облегчить скелет, сэкономить энергетические затраты на формирование зубов, а заодно и заменить собой цепкие передние конечности, видоизменившиеся в крылья.
Чтобы вернуть эмбрионам цыплят строение морды, характерное для предковых, «доклювовых» форм, исследователям пришлось проанализировать как свидетельства палеонтологической летописи, так и генетические изменения, произошедшие у птиц. Материал для этих исследований добывали, в частности, в одном из крокодильих заповедников Луизианы и на страусиной ферме в Массачусетсе.
Напомним, что главная роль в формировании клюва принадлежит межчелюстным костям. У рептилий они представляют собой лишь мелкие косточки, расположенные на самом кончике морды, а вот клюв птиц состоит из них едва ли не полностью. Итогом первого этапа работ американских биологов стало обнаружение двух генов, контролирующих развитие средней части морды позвоночных и, в частности, межчелюстных костей. У рептилий и млекопитающих эти гены в самом начале эмбрионального развития не проявляли признаков активности, а вот у птиц широко задействованы в процессе формирования зародыша. Чтобы их отключить, биологам пришлось изобретать особый «молекулярный ингибитор», заблокировавший работу данных генов. В результате экспериментальные эмбрионы вместо клювов обзавелись почти такими же мордочками, как их древние предки-велоцирапторы.
«Экспериментальные животные не имеют клюва, они сформировали широкую, округлую морду. Однако им по-прежнему не хватает зубов, а морда покрыта роговым чехлом, – сообщил Буллар. – Но мы пока не изменяли сами гены, мы касались только белков, которые гены производят». По словам ученого, о превращении кур в динозавров путем генетической модификации говорить пока преждевременно, зато в ходе экспериментов выявился любопытны факт – параллельно с изменениями клюва полностью преобразились и небные кости подопытных. Они тоже стали намного больше похожи на динозавровые.
Таким образом, заявил Буллар, относительно простые генетические изменения могут стать причиной резких анатомических перемен, в том числе и зафиксированных в палеонтологической летописи. Причем эти изменения выявлены не только у современных птиц, относящихся к подклассу Neornithes, но и у их древних родственников – зубастых гесперорнисов, относящихся к подклассу Hesperornithiformes.
Статья A molecular mechanism for the origin of a key evolutionary innovation, the bird beak and palate, revealed by an integrative approach to major transitions in vertebrate history опубликована в журнале Evolution
Doi: 10.1111/evo.12684
