У некоторых ранних пташек были зубы, но мутация в конечном итоге деактивировала гены, участвующие в развитии зубов. Эволюция выбрала эту мутацию, которая привела к появлению беззубых птиц. Существует несколько теорий, объясняющих, почему эволюция предпочла беззубых птиц птицам с перламутровыми зубами.
Птичий клюв — поистине увлекательный инструмент. Он может быть острым или тупым, ярким или тусклым, маленьким или комично большим, но все они служат определенной цели своего владельца. Будь то разрывание плоти, раскалывание крепких орехов или деликатное потягивание нектара из цветов, с правильным клювом нет ничего невозможного … кроме пережевывания пищи, поскольку клювы всех современных птиц беззубые! Почему у птиц нет зубов? И были ли у них когда-нибудь зубы?
Всегда ли птицы были беззубыми?
Современные птицы эволюционно связаны с динозаврами-тероподами, классом опасных голодных динозавров с острыми зубами. Тем не менее каким-то образом тираннозавр и велоцираптор постепенно превратились в голубей, уток и колибри.
Окаменелость Archeopteryx lithographica и 3D-рендеринг Archeopteryx lithographica
Последним общим предком птиц и динозавров, имевшим полный набор зубов, был археоптерикс lithographica, который жил около 150 миллионов лет назад. Однако в летописях окаменелостей эволюционно ранних птиц, таких как Ichthyornis dispar, существовавших в позднем меловом периоде (93–65 миллионов лет назад), зубы все еще присутствуют. У него был частичный клюв в передней части рта и зубы в задней.
Ихтиорнисы представляет собой «промежуточную стадию», доказывая, что развитие клюва произошло примерно в то же время, что и потеря зубов.
Ископаемое птицы ихтиорнис и 3D-рендеринг птицы ихтиорнис.
Это указывает на то, что птицы потеряли зубы примерно 100 миллионов лет назад, но почему и как оставались загадкой до недавнего времени.
Как птицы потеряли зубы?
Группа исследователей, возглавляемая биологами из Калифорнийского университета в Риверсайде и Государственного университета Монклера, обнаружила, что 48 видов птиц имеют общие мутации, которые инактивируют гены, связанные как с эмалью, так и с дентином. Эмаль — это твердая ткань, покрывающая зубы, а дентин — это кальцинированный материал под ней.
Это открытие означало, что в какой-то момент эволюции общий предок птиц потерял способность образовывать зубы, в результате чего появились беззубые птицы, которых мы видим сегодня.
Интересно, что в 2006 году ученые из Манчестерского и Висконсинского университетов смогли повернуть время вспять, дав цыплятам зубы! Они преодолели мутации, препятствующие образованию зубов, манипулируя генами курицы, чтобы она действительно могла вырастить зубы. Это подтвердило теорию о том, что потеря зубов у птиц произошла из-за инактивации определенных генов в течение длительного периода эволюции.
Почему у птиц выпали зубы?
Этот вопрос годами сбивал с толку многих исследователей. «Почему целая большая группа животных теряет зубы?» — спросил Стивен Брусатт, палеонтолог, который широко изучал пересечение динозавров и птиц.
Популярная теория предполагает, что беззубость современных птиц была приспособлением, сделавшим их более легкими для полета, но эта теория является слабой с научной точки зрения, поскольку у летающих млекопитающих, таких как летучие мыши, также есть зубы.
Эволюция динозавров
Альтернативная теория заключалась в том, что потеря зубов была связана с изменениями в питании.
В конце мезозойской эры примитивные птицы с зубами исчезли, уступив место клювам. Возможно, клювы просто были лучше для птичьей пищи, чем зубы, и поэтому преобладали. Однако эта теория не имеет смысла, если учесть, насколько хорошо зубы адаптированы к различным диетическим привычкам. Тот факт, что некоторые динозавры с совершенно другими привычками поедания мяса также обменяли зубы на клювы, является еще одной трещиной в броне этой теории.
Третья и относительно новая гипотеза была выдвинута исследователями из Боннского университета, Германия. Они предположили, что потеря зубов сокращает время инкубации птичьих яиц и поэтому предпочтительна в ходе эволюции.
Маленький утенок вылупляется из яйца
В отличие от других существ, откладывающих яйца, например рептилий и рыб, птицы откладывают относительно небольшое количество крупных яиц, для вылупления которых требуется короткое время (в среднем 11-85 дней). Этот короткий инкубационный период резко увеличивает их шансы на выживание. Это ограничивает время, в течение которого яйца остаются уязвимыми для окружающей среды и хищников, что приводит к появлению многих здоровых молодых птиц.
Для сравнения, исследования показали, что их предки — нептичьи динозавры — откладывали яйца, на вылупление которых уходило от трех до шести месяцев. Этот длительный инкубационный период объясняется медленным формированием зубов. Развитие зубов — это сложный процесс, на который уходит около 60% времени инкубации яйца. По сути, эмбрионы должны были ждать внутри яйца, пока у них не сформируются зубы, и только тогда они могли вылупиться.
Более быстрая инкубация должна была помочь ранним птицам и некоторым динозаврам, которые строили открытые гнезда, а не закапывали яйца. По мере того как эти животные эволюционировали, отнимающие много времени зубы были принесены в жертву, чтобы обеспечить более быстрый рост эмбрионов. Сокращение инкубационного периода означало, что уменьшалась вероятность потери яиц или инкубирующего родителя в результате стихийных бедствий, болезней или хищников.
Хотя эта теория пока кажется лучшей, исследователи сходятся во мнении, что она не объясняет беззубость черепах, у которых все еще длительный инкубационный период. Возможно, мы никогда не узнаем наверняка, почему птицы потеряли зубы, но нельзя спорить с одним вопросом: они не всегда были такими!
Источник:
