Ричард Прам - Эволюция красоты. Как дарвиновская теория полового отбора объясняет животный мир – и нас самих

Окраска перьев анхиорниса ( Anchiornis huxleyi ), динозавра из клады манирапторов позднеюрского периода, была восстановлена благодаря анализу изображений, полученных с помощью электронного микроскопа с пигментных гранул меланина или меланосомы, взятой с окаменелых перьев. Рисунок Михаэля Дигиоргио; из Ли и др. (2010)

Хотя находки из формации Ляонин славятся своей превосходной сохранностью, данный конкретный экземпляр анхиорниса большого оптимизма не внушал. Сказать по правде, он выглядел так, словно его раскатала по юрскому асфальту какая-нибудь юрская машина: весь расплющенный, голова оторвана и сохранена на другой каменной пластине, конечности торчат в разные стороны, но все это окружено темным ореолом окаменелых перьев.

Экземпляр тероподного динозавра Anchiornis huxleyi из Пекинского музея естественной истории (BMNHC PH828). Масштабная линейка 2 см

В конце концов мы набрали с него крохотных, с горчичное зернышко, образцов из примерно тридцати участков тела для электронно-микроскопического анализа. Учитывая плачевное состояние экземпляра, мы надеялись разве что найти хоть какие-нибудь меланосомы.

В нью-хейвенской лаборатории при изучении взятых фрагментов под электронным микроскопом в одних пробах обнаружились хорошо сохранившиеся меланосомы, в других – уцелевшие отпечатки меланосом, а в некоторых пробах меланосом не было совсем. Наш следующий инновационный подход заключался в том, чтобы сравнить размер, форму и плотность упаковки меланосом из ископаемых перьев анхиорниса с перьями современных птиц. В результате выяснилось, что эумеланосомы из черных и серых перьев обычно длинные, похожие на колбаски, а феомеланосомы из рыжих или рыжевато-коричневых перьев имеют более округлую форму и скорее напоминают желейное драже. Сопоставив промеры меланосом у анхиорниса и современных птиц, мы получили возможность восстановить окраску ископаемых перьев. А поскольку мы брали пробы с разных участков на теле экземпляра, то в итоге смогли реконструировать окраску почти всего оперения .

Одним из самых запоминающихся моментов всей моей научной карьеры стал восторг при виде возрождающегося на моих глазах оперения анхиорниса, когда я приступил к картированию только что выявленных цветов – черного, серого, рыжевато-коричневого и белого, – соотнося номера проб с их анатомическим расположением на оперении экземпляра. Итоговая картина оказалась еще более поразительной, чем мы могли себе представить!

Описывая окраску оперения Anchiornis huxleyi , я испытывал фантастическое чувство, будто сочиняю первый очерк для «Полевого определителя юрских динозавров». Еще в детстве именно полевые определители вдохновляли меня на путешествия по миру и изучение птиц. А теперь, став ученым, я получил возможность взглянуть на них с совершенно иной точки зрения.

Итак, как же выглядел анхиорнис при жизни? Его оперение было по большей части темно-серым с черными плечами и передней частью крыльев. Длинные перья хохолка на его темени имели ржаво-коричневый цвет. Но самое поразительное, что длинные перья на передних и задних конечностях были белыми с черными кончиками – как у современных кур гамбургской породы. Эти черные кончики подчеркивали контур задней части крыльев и образовывали на них рисунок из продольных черных полос.

Окраска перьев анхиорниса ( Anchiornis huxleyi ), динозавра из клады манирапторов позднеюрского периода, была восстановлена благодаря анализу изображений, полученных с помощью электронного микроскопа с пигментных гранул меланина или меланосомы, взятой с окаменелых перьев. Рисунок Михаэля Дигиоргио; из Ли и др. (2010)

Любопытно, что длинные перья на конечностях анхиорниса не были асимметричными по форме, как маховые перья современных птиц. В связи с этим остается неясным, могли ли эти существа использовать свои крылья для парящего полета. Кроме того, анхиорнис был покрыт плотным оперением целиком, вплоть до когтей на задних конечностях, и не имел чешуйчатой цевки и пальцев, как большинство современных птиц.

Выявление окраски давно вымершего динозавра – не просто занимательная научная задача; это открытие порождает целый ряд фундаментально новых вопросов по поводу биологии динозавров и происхождения ключевых признаков биологии птиц. Насыщенная пигментация и сложная расцветка оперения анхиорниса играли, очевидно, роль биологически значимого сигнала в социальных или межполовых отношениях этого вида. Таким образом, эволюция эстетических признаков оперения началась отнюдь не с птиц, а значительно раньше – с наземных тероподных динозавров. Динозавры коэволюционировали, становясь красивыми – конечно же, с точки зрения самих динозавров, – задолго до того, как одна их обособленная линия дала начало летающим птицам. Иначе говоря, богатейшая эстетическая история птиц уходит своими корнями в юрский период – во времена теропод.

Еще более важный вопрос: возможно ли, что эволюция красоты способствовала эволюции перьев как таковых? С конца 1990-х годов я занимался исследованиями в еще одной области, изначально не связанной с остальными: меня интересовало эволюционное происхождение и диверсификации перьев. В частности, в 1999 году я предложил модель [147], в которой стадии эволюция пера были соотнесены со стадиями его развития в онтогенезе. В целом эта область биологической науки носит название эволюционной биологии развития, или, как ее иногда сокращенно называют, evo-devo, от developmental evolution. С тех пор эта evo-devo-теория эволюции пера [148]была солидно подкреплена палеонтологическими данными, основанными на анализе ископаемых перьев тероподных динозавров, а также экспериментами по изучению молекулярных механизмов развития перьев птиц.

Вкратце моя evo-devo-теория происхождения перьев предполагает, что вначале перья возникли как простые трубочки – вроде растущих из кожи макарон зити. На следующем эволюционном этапе трубочки разделились, образовав пучки пуха. И лишь затем, на более поздних стадиях, перья сформировали плоскую поверхность – опахало, которую птицы в конце концов начали использовать в качестве физической основы для приобретения способности к полету.

Evo-devo-теория эволюции пера подразумевает, что в истории позвоночных перья возникли и достигли почти высшего уровня морфологической диверсификации и сложности до появления птиц и до возникновения полета. Это означает, что перья с опахалом исходно выполняли у тероподных динозавров какую-то иную функцию и лишь позднее были привлечены к функции полета в той ветви динозавров, которая привела к возникновению современных птиц. Таким образом, evo-devo-теория происхождения перьев и новые палеонтологические находки оперенных динозавров опровергают столетней давности гипотезу, что перья эволюционировали путем естественного отбора для выполнения аэродинамической функции – планирования и машущего полета. Утверждение, что перья возникли для полета, сродни утверждению, что пальцы рук возникли для игры на фортепиано. На самом деле лишь самые эволюционно продвинутые структуры могут выполнять столь сложную задачу.