Марсело Санчес - Эмбрионы в глубинах времени

При изучении истории индивидуальной жизни, относящейся ко времени рождения, перинатальный период и альтернативные стратегии развития — зрелое состояние (выводковое) против незрелого (птенцового) — имеют ключевое значение. Это состояние развития выклюнувшихся из яйца или новорождённых особей коррелирует со многими экологическими и поведенческими параметрами. В случае млекопитающих некоторые новорождённые детёныши весьма незрелые, у них нет шерсти и закрытые глаза — как у хомяков после периода беременности длиной примерно шестнадцать суток. Другие — гораздо более зрелые, рождаются с открытыми глазами, как у морской свинки после беременности, длящейся от шестидесяти до семидесяти суток. У новорождённого детёныша морской свинки и других близкородственных грызунов зубы уже частично сточены из-за движений челюстей, которые начались в утробе. Аналогичные крайности в изменчивости стадий развития при появлении на свет можно наблюдать у птиц. [25] Время инкубации у разных видов птиц очень изменчиво и является одной из особенностей, связанной с птенцовым/выводковым типом потомства у этих животных. Продолжительность насиживания у страуса Struthio составляет 42 дня, тогда как у курицы-21 день. Хотя киви Apteryx является самым мелким ближайшим родственником крупных нелетающих птиц, её срок насиживания продолжительностью 80 дней является самым продолжительным среди всех бескилевых птиц. Птенцовые птицы включают пингвинов, чаек, аистов, хищных птиц, попугаев, колибри и певчих птиц, и их птенцы в большой степени зависят от родительской заботы. Выводковые птицы — утки, различные околоводные птицы, тетеревиные, гоацины и индейки. Можно сравнивать разнообразные аспекты анатомии на момент их появления на свет, например, степень дифференциации мозга, или же измерять проявления физиологических процессов. Когда имеешь дело с ископаемыми остатками, степень дифференциации скелета — вот ориентир для выбора. Среди ящериц только что вылупившиеся гекконы обладают значительно менее окостеневшим скелетом, чем большинство других видов, в том числе безногие формы и тегу.

Благодаря редким окаменелостям, сохранившим перинатальные стадии развития, палеонтологи получили шанс узнать многое о репродуктивной стратегии и о поведении, связанном с инкубацией яиц. В этом отношении динозавры изучались интенсивнее, чем любая другая группа позвоночных. Один из примеров — это эмбрионы одного из первых когда-либо описанных динозавров. Massospondylus , динозавр из группы прозауропод из ранней юры, получил своё название в 1854 году от Ричарда Оуэна, который ввёл в употребление термин «динозавры» (Dinosauria). Примерно через 120 лет в Южной Африке были найдены яйца этого животного, а через несколько десятилетий, в 2005 году, были описаны их эмбрионы, самые старые когда-либо найденные эмбрионы динозавров. Massospondylus принадлежит к группе, наиболее близкородственной появившимся позже гигантским динозаврам-зауроподам, таким, как Diplodocus . Изучение характера их роста, этих самых крупных животных среди когда-либо бродивших по земле, представляет большой интерес.

Крошечные скелеты эмбрионов Massospondylus превосходно сохранились. Почти готовые к выклеву особи не имели зубов, что предполагает, что у них не было возможности питаться самостоятельно. Четыре ноги этих поздних зародышей имели равную длину, что указывает на то, они были четвероногими, хотя взрослые особи, вероятно, были факультативно бипедальными. Череп и глаза были пропорционально более крупными по сравнению с взрослыми особями, что является общим признаком с другими очень молодыми особями позвоночных, хотя черепа молодняка были более высокими и узкими. Основываясь на отсутствии зубов и на других признаках анатомической «незрелости», Роберт Рейсз и его сотрудники выдвинули предположение о том, что потомству после появления на свет мог требоваться уход — это форма поведения, которая также отмечена для других динозавров. Ещё больше об истории жизни Massospondylus известно на основании многочисленных скелетов, представляющих различные стадии роста. Оценивая изменения размеров тела и абсолютное изменение возраста с использованием методов гистологии, мы знаем, что Massospondylus рос со скоростью примерно 35 килограммов в год и всё ещё продолжал расти по достижении примерно пятнадцатилетнего возраста. [26] Благодаря многочисленным скелетам, представляющим различные стадии роста, нам известно многое об истории жизни Massospondylus. Для информации о Massospondylus см. Chinsamy-Turan 2005.

Также известны прекрасно сохранившиеся эмбрионы в яйцах нескольких других видов динозавров, документирующие тем самым разнообразие репродуктивных стратегий. Среди них — эмбрионы теропод-терезинозавров из верхнего мела Китая. В отличие от прозауропода Massospondylus , молодые тероподы были явно выраженного выводкового типа, или зрелыми на момент выклева из яйца, поскольку им было присуще очень развитое окостенение позвоночного столба, рёбер, тазового пояса и нижних конечностей, в которых две кости, большая и малая берцовые, были уже явственно слитыми и окостеневшими.

Применение сканирования методом компьютерной томографии (КТ) сильно облегчает изучение яиц, содержащих эмбрионы. Эта техника позволяет нам заглянуть внутрь яйца, не вскрывая его, не трогая руками. Я и мои студенты используем КТ для разного рода проектов, и это больше не редкость в палеонтологии. Окаменелость аккуратно укладывается на платформу, которая скользит в КТ-сканер, напоминающий гигантский пончик с узкой лежанкой. Обычно объектом исследования являются люди, но окаменелости — более простые объекты: они не шевелятся, не страдают клаустрофобией и не должны задерживать дыхание, пока их сканируют.

Прекрасный пример исследований с применением КТ относится к ископаемым остаткам с острова Мадагаскар, принадлежащим недавно вымершей «слоновой птице» Aepyornis , экстраординарному животному, которое достигало высоты около 4 метров и массы тела приблизительно 400 килограммов. Её яйца превышали 7 литров в объёме — они самые крупные среди всех ископаемых или ныне живущих птиц, и крупнее, чем известные яйца зауропод и теропод. Остатки этих животных, в том числе яичные скорлупки, известны из отложений возрастом всего лишь несколько тысяч лет. «Слоновые птицы», возможно, были современниками европейцев, поселившихся на Мадагаскаре в последние несколько веков.

У взрослых особей Aepyornis кости черепа срастаются вместе. У эмбрионов на стадиях, которые обычно представлены в виде окаменелостей, можно гораздо легче распознать кости, а также форму и степень их контакта. Это является важным аспектом при сравнении черепов различных групп, ставящем своей целью проследить морфологическую эволюцию. Наиболее заметной особенностью эмбриона эпиорниса является толщина его костей; в сравнении с ним недавно вылупившиеся птенцы страусов и нанду имеют грацильное телосложение.