Геть з яйця, втрачаючи зуби

Геть з яйця, втрачаючи зуби

Наталя Резник
"Троїцький варіант" №13 (257) 03 липня 2018 року

Наталя Резник

У птахів немає зубів, їх замінює дзьоб. Є дві гіпотези, що пояснюють, чому птахи попрощалися з зубами. Можливо, таким чином вони зменшили вагу тіла, що створює перевагу при польоті. Крім того, завдяки дивовижному різноманітності форм дзьоба птиці пристосовуються до різних умов існування: і рибу ловлять, і воду проціджують, і в вузеньку дірочку лізуть. Однак ці припущення не пояснюють існування беззубих, клювастих двоногих динозаврів. Вони не літали, тому необхідність зменшення ваги для них не була такою вже критичною, проте дзьоби у динозаврів в ході еволюції виникали неодноразово і незалежно. А що з'явилися в мезозої птиці були якраз зубастими, і польоту це не заважало. Над морем парили величезні зубасті пелагорнітіди і дрібні, розміром з голуба іхтіорніс. А якщо міркувати про особливості форми дзьоба, то пащу ссавців також здатна виконувати досить специфічні завдання, досить згадати качкодзьоба або муравьеда.

Пристосування до польоту і особливості харчування лише частково пояснюють втрату зубів.Фахівці Боннського університету (Німеччина) під керівництвом професора Мартіна Сандера (Martin Sander) припустили, що сучасні птахи, так само як і деякі групи динозаврів, розлучилися з зубами, щоб їх потомство швидше вилуплюються з яєць [1]. Відправною точної для цієї гіпотези послужили дослідження американських і канадських палеонтологів під керівництвом Грегорі Еріксона (Gregory M. Erickson), професора Університету штату Флорида. Вчені припустили, що швидкість розвитку ембріонів птахів і рептилій залежить від наявності зубів [2].

реконструкція P. andrewsi ( "Вікіпедія")

Птахи – найближчі родичі динозаврів, відносяться до скарбі Sauria, в яку входять і двоногі ящеротазових рептилії – терапод. Раніше термін інкубації їх яєць визначали, виходячи з величини яйця, зіставлення розмірів дитинчат і дорослих особин, а також з урахуванням швидкості метаболізму пташиних ембріонів. Грунтуючись на цих даних, дослідники вважали, що інкубаційний період яєць терапод становив від 45 до 82 днів, що можна порівняти з термінами розвитку пташиних яєць (11-82 дня).

Зуби дорослих крокодилів і ссавців мають якусь подобу добових кілець – лінії росту фон Ебнера, які відображають добовий ритм мінералізації зубів в процесі розвитку.Підраховуючи ці лінії, фахівці визначають терміни освіти зубів у ссавців і швидкість заміни зубів у крокодилів і динозаврів. Однак останнім часом у розпорядженні палеонтологів виявляється все більше динозаврових ембріонів на різних стадіях розвитку. Еріксон і його колеги вирішили пошукати лінії фон Ебнера на зубах невилуплених динозаврів і знайшли їх. Вони досліджували зуби ембріонів двох груп: цератопсов і гадрозавров. Представник першої групи, Protoceratops andrewsi, Жив в Монголії, а Hypacrosaurus stebingeri – в Канаді. Якщо орієнтуватися на терміни інкубації пташиних яєць такого ж розміру, то у першого виду дитинчата мали вилуплюватися через 40 днів, а у другого, більшого, – через 82 дня. Підрахунок ліній фон Ебнера змінив уявлення вчених про швидкість розвитку яєць динозаврів. У P. andrewsi середня ширина лінії складає 10,04 мкм, і 15,26 мкм – у H. stebingeri. З огляду на, що зуби починають утворюватися після 42% інкубаційного періоду, мінімальний термін розвитку ембріона у P. andrewsi повинен був тривати приблизно 83 дня, а у H. stebingeri – 171 день, істотно повільніше, ніж у птахів, хоча приблизно на 5-6% менше, ніж у сучасних рептилій. Еріксон припустив, що швидкість розвитку ембріона сповільнюється через швидкість утворення дентину.Така повільна інкубація в поєднанні з рідкісним розмноженням ставила ящеротазових динозаврів в невигідне становище.

гніздо H. stebingeri ( "Вікіпедія")

У рептилій великі кладки, вони не мають можливості піклуватися про них кілька місяців і закопують в землю або пісок. Там яйця легко можуть загинути від хижаків або мінливості погоди. Якщо скоротити інкубацію і доглядати в цей час за кладкою, шанси потомства на виживання суттєво зростають. Мартін Сандер і його аспірант припустили, що птахи розлучилися з зубами саме для того, щоб прискорити розвиток яєць.

Вчені досліджували залишки безлічі ящеротазових діноавров і птахів мезозою (Гесперорніс, іхтіорніс), і виявилося, що динозаври в ході еволюції неодноразово частково або повністю втрачали зуби. Крім того, беззубими були деякі птерозаври і птиці – Confuciusornis і Gobipteryx.

Дослідники вважають, що беззубість птахів розвивалася поступово (див. Рис. 1). У багатьох рептилій, древніх і сучасних, що випали зуби замінюються новими, і так все життя. Спочатку предки птахів втратили здатність до заміни зубів у дорослому віці, у деяких видів, наприклад динозавра Limusaurus, Що жив в юрському періоді, або у птахів раннього крейдяного періоду Sapeornis, Нові зуби не виростали. Потім зуби перестали формуватися навіть у ембріонів. Проте сучасні птахи зберегли генетичні механізми закладки зубів. У курчат, наприклад, є гени, що регулюють ембріональний розвиток зубів, і навіть якісь жалюгідні зачатки. Однак ключові регуляторні фактори, необхідні для формування зубів, в тому числі ген кісткового морфогенетичного білка Bmp4, Які не експресуються в циплячьих ембріонах в потрібний час і в потрібному місці [3].

Мал. 1. Перехід до беззубість відбувався в чотири етапи і привів до істотного вкорочення інкубаційного періоду (Yang T.-R. et al., 2018)

Згідно з палеонтологічними даними, зуб ембріона приростав не більше ніж на 30 мкм на добу. Таким чином, яйця всіх динозаврів, що мають зуби, повинні були розвиватися повільно. Ці розрахунки узгоджуються з наявними даними про гніздах динозаврів: у більшості вони нагадують гнізда сучасних рептилій, які свої яйця закопують і мало про них піклуються. Тільки тираннозавра, мабуть, споруджували відкриті гнізда і дбали про кладці, так що вона могла розвиватися швидше, ніж в закопаної ямі.

Ембріон птахотазові динозавра в яйці, пізня крейда (зображення з сайту www.uni-bonn.de)

Отже, беззубість робить ембріональний розвиток більш економічним, коротким і безпечним. Тому деякі динозаври, а потім і їх нащадки – птиці – від зубів відмовилися заради скорочення терміну інкубації. З цього правила є виняток – черепахи. Зубов у них немає, а інкубаційний період довгий, 42-112 днів, що суперечить гіпотезі прискорення розвитку як рушійну силу виникнення беззубого дзьоба. Повільно розвиваються і яйця большеногов – птахів, які закопують свої яйця в купи листя. Однак ці протиріччя, на думку дослідників, лише свідчать про наявність інших чинників, що впливають на втрату зубів.

Гіпотеза Мартіна Сандера потребує доказів. Вони можуть бути палеонтологічними. Для цього потрібно зібрати більше даних про терміни розвитку копалин динозаврів і птахів. Якщо у зубастих птахів він буде довгим, а у рептилій, які втрачають зуби, – скороченим, це послужить аргументом на користь гіпотези. Однак такий метод не дозволяє визначити період інкубації у беззубих таксонів. Вчені сподіваються, що інформацію про вплив беззубість на час інкубації можна буде отримати, пригнічуючи роботу специфічних генів,відповідальних за освіту зубів.


1. Yang T. -R., Sander P. M. The origin of the bird's beak: new insights from dinosaur incubation periods //Biol. Lett.2018, 14: 20180090, DOI: 10.1098 / rsbl.2018.0090.
2. Erickson G. M., Zelenitsky D. K., Kay D. I., Norell M. A. Dinosaur incubation periods directly determined from growth-line counts in embryonic teeth show reptilian-grade development //PNAS2017, 114, 540-545, DOI: 10.1073 / pnas.1613716114.
3. Chen Y. et al., Conservation of early odontogenic signaling pathways in Aves //PNAS, 2000., 97, 10 044-10 049, DOI: 10.1073 / pnas.160245097.


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: