Палеонтологи впервые узнали цвет протоперьев динозавров

Ранее у учёных не было полной уверенности в том, что они правильно представляют себе окраску древних ящеров. Единственным более-менее значимым «ключиком» мог считаться разве что пигмент вот этой доисторической птички (иллюстрация Chuang Zhao and Lida Xing).

Учёные много лет спорят о наличии перьев у древних ящеров. И, кажется, конца-краю дискуссии нет. Новые открытия лишь подогревают к этому вопросу интерес не только научного сообщества, но и публики. Среди прочих выделилась работа, в которой исследователи утверждают: теперь мы точно знаем, что у динозавров были протоперья, и даже можем сказать, какого они были цвета.

Авторами сенсационного заявления стали Майкл Бентон (Michael Benton) из университета Бристоля, а также Чжунхэ Чжоу (Zhonghe Zhou), Син Сюй (Xing Xu) и Чжан Фучэн (Zhang Fucheng) из Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных Китайской академии наук (IVPP). Все они уже неоднократно фигурировали в наших материалах. И вряд ли стоит сомневаться, что и Бентон, и все перечисленные китайцы знают всех кандидатов в диноперья лучше, чем свои пять пальцев.

Однако нынешнее исследование посвящено не столько вопросу «были или не были у динозавров перья», сколько представлению о цвете тех самых структур (как бы их ни называли между собой учёные).

Дело в том, что все предыдущие предположения об окраске древних ящеров носили спекулятивный характер. Проще говоря, художники рисовали кто во что горазд (хотя в рисунках преобладали тёмные землистые оттенки – коричневый, серый). Теперь же у учёных появилось хоть какое-то представление о цвете.

Если раньше палеохудожники могли позволить своей фантазии разгуляться как угодно, то теперь придавать цвета карандашному эскизу (вверху) придётся со знанием дела (иллюстрации Mark Witton).

Ранее палеонтологи могли рассуждать с определённой долей уверенности лишь об общем внешнем виде животных (восстанавливали по скелету). А про окраску любого оперения даже Бентон говорил своим студентам: «Такие вещи, как цвет и звук, не могут быть определены лишь по одним палеонтологическим данным».

Однако в 2008 году в ископаемых останках древней птицы впервые были найдены окаменелые меланосомы (melanosome), органеллы клетки, отвечающие за пигментацию кожи, меха и перьев.

Для разных «красителей» природа придумала разные формы меланосом. А потому по очертаниям органелл можно определить, какой цвет они придавали своему носителю (будь то всё те же перья, мех или кожа). В 2008 году учёные впервые предположили, что органеллы как по размеру, так и по форме мало изменялись со временем, а значит, они должны давать тот же цвет, что и современные аналоги.

Возможно, вымершая Confuciusornis цветом перьев была похожа на современную зебровую амадину. На врезках показаны меланосомы, отвечающие за тот или иной цвет оперения: рыжий «кодируют» круглые феомеланосомы, чёрно-серый – вытянутые эумеланосомы (фото University of Bristol и mattyboyjim/flickr.com).

Данное открытие и последующие исследования в этой области подтолкнули Майкла и его коллег к тщательному изучению останков не только доисторических птиц, но и динозавров.

В этом специалистам помогла сканирующая электронная микроскопия, которая позволила обнаружить окаменевшие меланосомы клеток в останках древней птицы Confuciusornis и динозавров Sinosauropteryx и Sinornithosaurus (все найдены в китайской провинции Ляонин, возраст около 125 миллионов лет).

Окаменелые останки доисторической птицы Confuciusornis и микрофотографии структуры её перьев. Внизу слева – плотноупакованные эумеланосомы, справа – феомеланосомы. Пигменты давно разложились, но меланосомы сохранили свою форму до наших дней. Масштабные линейки: a – 50 миллиметров, b, d – 2 микрометра (фото Nature).

В случае с Confuciusornis и Sinornithosaurus палеонтологи разглядели под микроскопом два вида меланосом: эумеланосомы (eumelanosome), окрашивающие свой носитель в чёрно-серый цвет, и феомеланосомы (pheomelanosome), придающие структурам рыжевато-коричневый оттенок.

Тщательное изучение Sinosauropteryx показало, что на его голове, спине и хвосте присутствовали похожие на перья щетинки длиной около полусантиметра. Но в них палеонтологи обнаружили только феомеланосомы. В тех местах, где их встречалось больше, протоперья, вероятно, имели рыжевато-коричневый оттенок, в тех, где они почти отсутствовали, скорее всего, был белый цвет.

Несмотря на кажущуюся простоту обнаружения нужных органелл, на их поиск может уйти несколько сотен часов исследования. На этих фотографиях останки Sinosauropteryx и «рыжих» меланосом. Масштабные линейки: a – 50 миллиметров, с – 2 микрометра (фото Nature).

Таким образом учёным удалось хотя бы частично определить настоящую окраску доисторических тварей (отчёт обо всех своих изысканиях палеонтологи разместили в Nature). И если в останках птиц пигменты уже находили, то у динозавров нечто подобное было обнаружено впервые.

Возможно, оперение древних животных было также украшено и другими пигментами. Но об их существовании учёные могут только лишь догадываться. Не все «красители» способны продержаться несколько миллионов лет. Большинство разлагается после смерти животного.

К таким «недолгожителям» относятся вещества, которые живые существа получают с едой (примеры: каротиноиды и порфирины). Известно также, что оперение канареек и фламинго обладает насыщенными жёлтыми и розовыми цветами из-за соответствующего рациона птиц.

У Sinornithosaurus были также обнаружены оба вида меланосом, а значит, и оба цвета. Масштабные линейки – 2 микрометра (фото Nature).

Возвращаясь к вопросу о возможной «оперённости» древних ящеров, стоит отметить, что данное исследование хоть и несколько проясняет ситуацию, но всё же не может претендовать на роль окончательного доказательства.

Рассмотрим все за и против. Итак, ясно, что многие динозавры, и Sinosauropteryx в том числе, обладали щетинками, чем-то похожими на недоперья. Но можно ли называть данные структуры прародителями современных перьев птиц, не решено до сих пор.

Возможно, перед учёными просто окаменевшие останки коллагеновых волокон соединительной ткани, своеобразного бронежилета ящеров, или же останки древних бактерий (более подробно о «перьях раздора» можно почитать в этом материале).

Окаменелые останки Sinosauropteryx, относящегося к тероподам. В этот подотряд также входят такие «знаменитости», как тираннозавры и велоцирапторы. Но в отличие от своих довольно крупных собратьев герой нынешнего исследования был размером с курицу (фото Nanjing Institute).

Пол Серено (Paul Sereno) из университета Чикаго считает, что обнаруженные элементы не могут быть бактериями, так как они слишком уж хорошо упорядочены.

Биолог Алан Федуччиа (Alan Feduccia) из университета Северной Каролины в Чейпл-Хилл отмечает, что даже если это и меланосомы, то не известно, из перьев ли они взялись или же из кожи динозавров.

На это Бентон отвечает, что нет никаких сомнений – перед нами именно перья, так как «вероятность найти органический материал из кожи гораздо ниже» (у современных птиц, которые вроде бы произошли от тероподов, меланосомы в соединительной ткани отсутствуют). А раз меланосомы нашли в этих самых щетинках, значит, они являются предшественниками перьев.

Ещё один ярый скептик Тегартен Лингам-Солиар (Theagarten Lingham-Soliar) из южноафриканского университета Квазулу-Наталь (University of KwaZulu-Natal) был впечатлён данным открытием чуть больше Федуччиа. Он, по крайней мере, называет его «первым исследованием, подкреплённым реальными научными данными».

Хвост Sinosauropteryx, скорее всего, был покрыт рыже-коричневыми и белыми полосками. Об этом учёным рассказала микроструктура окаменелых останков животного. «Нам очень повезло, что каждая из основных пигментных форм меланина содержится в „сосуде“ определённой формы», – добавляет Майкл Бентон (иллюстрация Jim Robins).

Отметим также, что по-прежнему не известно, для чего динозавры использовали своё оперение. Ведь о том, чтобы использовать щетинки для полёта, не может быть и речи (маловаты да и расположены не по всему телу). Возможно, они работали как камуфляж, средство общения (привлечения противоположного пола) или же для сохранения тепла. Цвет мог также обозначать разницу между полами, как у многих современных птиц.

«Я всё больше склоняюсь к мысли, что доисторические ящеры использовали цвет для того, чтобы сделать некое заявление. Какого рода заявление, мне неизвестно. Но вряд ли оранжево-белый хвост был создан природой просто так», — рассуждает Бентон.

Как бы то ни было, данное открытие является во многом поворотным для современной науки. Может быть, точно такие же исследования других останков древних ящеров наконец-то примирят противоборствующие стороны?

Обновление от 01.07.2011: В журнале Science вышла статья, авторы которой сделали ещё один шаг к выяснению окраса древних животных. Учёные из университета Манчестера попытались выяснить, пигменты какого цвета располагались на разных участках окаменелых останков, по распределению элементов (там, где невозможно найти меланосомы).

Пока британцы могут говорить лишь о тёмных и светлых областях. Однако в дальнейшем, по мере накопления данных о химическом разложении пигментов, учёные смогут с уверенностью судить о цвете глаз рыб и перьев динозавров, например.



Прояснено происхождение нелетающих птиц

27 января 2010

Открыто птичье дыхание у аллигаторов

18 января 2010

Самые древние следы тетраподов сдвинули эволюцию четвероногих

11 января 2010

В зубах доисторических рептилий найден последний завтрак

24 декабря 2009

Доисторический кит оказался природным пылесосом

24 декабря 2009