Вчені знайшли в кістках динозаврів унікальний механізм адаптації

Іноді важко уявити, як на планеті, яку ми називаємо домом, з її мегаполісами та безтурботними сільськогосподарськими угіддями колись домінували динозаври розміром з автобуси та п’ятиповерхові будинки. Але недавні дослідження допомогли поглибити наше розуміння того, чому стародавні ящери запанували на Землі: відповідь може полягати в їх особливих кістках, структурованих як пористі шоколадки.

Бразильський палеонтолог Тіто Ауреліано виявив, що порожнисті кістки, заповнені маленькими повітряними мішечками, були настільки важливі для виживання динозаврів, що ця особливість розвинулася в ході еволюції відразу у декількох ліній абсолютно незалежно один від одного

Згідно з дослідженням, аеровані кістки еволюціонували в трьох окремих лініях: птерозаври (технічно літаючі рептилії) і дві лінії динозаврів, тероподи (від мікрораптора розміром з ворону до величезного тиранозавра) і зауроподоморфи (довгошиї травоїдні, включаючи брахіозавра). Вчені зосередилися на пізньому тріасовому періоді, приблизно 233 мільйони років тому, на півдні Бразилії.

Кожного разу, коли тварина розмножується, еволюція вносить випадкові варіанти в генетичний код. Деякі з цих варіантів передаються потомству і розвиваються з часом. Чарльз Дарвін вважав, що еволюція створила «нескінченні найкрасивіші форми». Але деякі пристосування виникають спонтанно знову і знову, щось на зразок набору однієї і тієї ж карти кілька разів. Коли одна і та ж карта продовжує з’являтися в різних колодах, це ознака того, що еволюція знайшла важливе та ефективне рішення.

Варіант, який вивчала бразильська команда, був аерованими кістками хребців, які збільшили б силу динозаврів і при цьому зменшили б їх масу тіла.

Легкий, але потужний

Часто товари, куплені в інтернет-магазинах, упаковані в гофрований картон, який має ті ж переваги, що і аеровані кістки. Він легкий, але при цьому жорсткий і міцний.

Гофрований картон, або, як його спочатку називали, гофрований папір, був рукотворним дизайнерським експериментом, який мав величезний успіх і тепер є частиною нашого повсякденного життя. Він був запатентований в Англії в 1856 році і спочатку був призначений для підтримки циліндрів, які на той час були популярні у вікторіанській Англії та США. Через три роки Дарвін опублікував свою книгу «Походження видів», в якій виклав, що еволюційні риси, що створюють переваги, частіше передаються майбутнім поколінням, ніж варіанти, які цього не роблять.

Технологія комп’ютерної томографії дозволила Ауреліано та його колегам зазирнути всередину твердих скам’янілостей, які вони вивчали. Без сучасних технологій було б неможливо вивчити нутрощі скам’янілостей і виявити повітряні мішки в хребті. Однак дослідження показало, що жоден спільний предок не мав цієї ознаки. Всі три групи, мабуть, розвивали повітряні мішки самостійно, і кожен раз трохи по-різному.

Повітряні мішечки, ймовірно, підвищували рівень кисню в крові динозаврів. Тріасовий період характеризувався палючим жарким і сухим кліматом. Таким чином, більша кількість кисню, що циркулює в крові, буде більш ефективно охолоджувати тіла динозаврів. Це також дозволило б їм рухатися швидше. Крім того, порожнини зміцнювали і внутрішню структуру кісток древніх ящерів, створивши при цьому велику площу поверхні для прикріплення великих і потужних м’язів.

Все це дозволило б кісткам вирости до набагато більшого розміру, не обтяжуючи тварину понад необхідне. У сучасних птахів аеровані кістки так само зменшують загальну масу і об’єм, одночасно підвищуючи міцність і жорсткість кісток, необхідні для польоту.

Доісторична спадщина

Відлуння цієї спадщини динозаврів лежить у багатьох істотах, що живуть сьогодні. Не тільки птахи, але й інші тварини використовують повітряні мішки, щоб підтримувати та зміцнювати свої великі кістки та черепи, не обтяжуючи їх.

Чудовим прикладом цього є череп слона. Усередині черепа слона знаходяться великі порожнини, які дозволяють тварині рухати своєю масивною головою і важкими бивнями, не напружуючи м’язи шиї.

Людський мозок також захищений двома шарами твердої, компактної кістки (внутрішній і зовнішній столи), між якими знаходиться шар більш м’якої, губчастої і аерованої кістки, відомий як диплоє. Це дозволяє нашим черепам бути легкими, але міцними і здатними поглинати удари черепа.

Це приклади конвергентної еволюції, в якій тварини неодноразово стикаються з однією і тією ж проблемою, кожен раз виробляючи схожі, але не завжди ідентичні, рішення. Сучасні тварини грають за тією ж еволюційною схемою, що і динозаври.