Кооперация ног и крыльев у птенцов и динозавров — ключевой переход в происхождении полёта

Новое исследование на основе высокоскоростной рентгеновской съёмки показало, что, несмотря на крайне слаборазвитые мышцы и крылья, молодые птицы осваивают зрелый взмаха крыла на ранних стадиях развития, изначально в значительной степени полагаясь на совместную работу ног и крыльев для совершения этого энергозатратного движения. Исследование, опубликованное в журнале PLOS ONE, важно для понимания развития полёта у современных птиц и реконструкции его происхождения у вымерших динозавров.

Переход от наземных динозавров к способным к полёту птицам является одним из ключевых эволюционных скачков в истории позвоночных. Взрослые птицы обладают множеством анатомических адаптаций для полёта, однако у птенцов, как и у первых крылатых динозавров, отсутствуют многие его продвинутые черты: вместо больших крыльев — небольшие «протокрылья», а скелет конечностей более хрупкий. Ранее считалось, что подобная анатомия исключала возможность машущего полёта у тероподов — группы динозавров, наиболее близких к птицам. Однако наблюдения за птенцами, которые хлопают крыльями, бегая по склонам, бросили вызов этим устоявшимся представлениям.

Используя метод рентгеновской реконструкции движущейся морфологии (XROMM), учёные изучили движение скелета у развивающихся куропаток кекликов во время так называемого бега с помощью крыльев по наклонной поверхности. Оказалось, что молодые и взрослые птицы демонстрируют сходные паттерны движения суставов. Ключ к этому — кооперация ног и крыльев в раннем возрасте: сила, создаваемая взмахами, толкает птицу как вперёд, так и вверх, улучшая сцепление при подъёме.

«Поведения, предполагающие совместное использование крыльев и ног, требуют меньшей мышечной мощности и аэродинамической силы, чем горизонтальный полёт. Такие переходные формы поведения позволяют неспособным к полёту птенцам постепенно становиться способными к полёту взрослыми особями», — пояснила ведущий автор исследования Эшли Хирс. По её словам, эта кооперация служит мостом между передвижением с помощью ног и с помощью крыльев, и вымершие тероподы могли делать то же самое со своими «мини-крыльями» до того, как развился полёт.