Являются ли птицы рептилиями?

Если вы задаетесь вопросом, являются ли птицы рептилиями, знайте: генеалогическое древо рептилий более разнообразно и разнообразно, чем вы можете себе представить.

Любой, кто наблюдал за петухом, крадущимся по фермерскому двору, согласится, что в птицах есть что-то очень похожее на динозавров. Это не удивительно, учитывая, что птицы — это динозавры. Но с точки зрения классификации, это поднимает вопрос: поскольку динозавры являются рептилиями, означает ли это, что птицы тоже являются рептилиями?

«Я бы сказал, что любой современный биолог сказал бы или должен сказать, что птицы — это рептилии», — сказал Мартин Стервандер, эволюционный биолог и старший куратор птиц в Национальных музеях Шотландии.

Так было не всегда. До 1940-х годов биологи полагались на систему, называемую методом Линнея, для классификации всей жизни на Земле. Этот подход был разработан Карлом Линнеем в 1730-х годах, и он работает путем группировки животных, которые имеют схожие физические характеристики. Линней определил, что все рептилии имеют две ключевые особенности: у них есть чешуя, и они являются эктотермическими, или «хладнокровными», что означает, что они должны полагаться на внешние источники тепла для регулирования температуры своего тела.

Поскольку теплокровные, обильно оперенные птицы лишены этих особенностей, «птицы считались отдельной ветвью на древе жизни» в рамках системы Линнея, сказала Клара Видриг, постдокторант отдела зоологии позвоночных в Смитсоновском национальном музее естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Мы используем сегодня. Тем не менее, эта система классификации упускает из виду то, что может рассказать о организме гораздо больше: его гены.

С 1940-х годов возможность изучения генетического материала привела к появлению нового типа классификации, получившего название филогенез. Филогенетический метод группирует или разделяет организмы в зависимости от того, сколько у них общей ДНК. Это также позволяет ученым сравнивать ДНК организмов, чтобы проследить их эволюционную историю и найти общих предков.

Филогения для птиц

В соответствии с этой системой организмы группируются в «клады», которые представляют собой отдельные ветви филогенетического дерева, включающие всех потомков самого последнего общего предка. Например, современные птицы сгруппированы в кладу Neornithes, потому что все они произошли от общего предка Neornithin, который появился 80 миллионов лет назад, до того, как вымерли нептичьи динозавры. «Клады — это вложенная иерархия», — объяснил Видриг. Таким образом, «если вы пойдете дальше по ветвям древа жизни, вы обнаружите, что [Neornithes] также принадлежат к более инклюзивной кладе Theropoda», группе двуногих и в основном плотоядных динозавров, которая сама произошла от клады Dinosauria.

Даже в эпоху динозавров определяющие черты чешуйчатых рептилий и птиц не были столь различимы. Исследования показывают, что некоторые динозавры были теплокровными, а некоторые нептичьи динозавры щеголяли перьями. Между тем, позже мы знаем, что птицы, которые выглядели точно так же, как современные птицы, уже бродили по Земле вместе со своими родственниками-динозаврами 66 миллионов лет назад. Одним из них был «Чудо-цыпленок» (Asteriornis), окаменелость, которая была описана в 2020 году командой, в которую входил Видриг. «Скажем, если бы я сел в машину времени, схватил Asteriornis и привез его обратно, все бы сказали: «О да, это просто обычная птица».

Но вернемся к древу жизни: происхождение птиц от теропод и динозавров — это то, что делает их динозаврами. Между тем, динозавры, наряду с крокодилами и другими линиями, такими как птерозавры, содержатся в другой кладе, называемой архозаврами. Эта клада, в свою очередь, имеет общего предка с группой под названием Lepidosauria, которая дала начало всем современным ящерицам, змеям и туатаре. Этим общим предком было существо под названием завропсид, которое появилось около 315 миллионов лет назад и положило начало кладе с тем же названием.

Sauropsida была одной из двух линий, которые ответвились от амниот (позвоночных животных, которые откладывают яйца в скорлупе или несут оплодотворенные яйца), другая была группой, которая эволюционировала в класс млекопитающих. Между тем, Sauropsida стала синонимом класса «Reptilia», потому что в ее сети клад за кладами содержатся все рептилии — как живые, так и вымершие.

Если птицы — динозавры, то почему они не хладнокровные?

«Все эти ребята — змеи и черепахи, крокодилы, птицы и динозавры, когда они были рядом — все они возвращаются к одному общему предку», — объяснил Стервандер, и поэтому в соответствии с системой филогенетической группировки «это просто означает, что поскольку птицы входят в [эту кладу], они, по определению, являются рептилиями». Потому что это может показать, что организмы, которые выглядят очень по-разному, на самом деле очень близки друг к другу генетически и принадлежат к одной группе.

Почему птицы не похожи на других рептилий?

Связь между птицами и их чешуйчатыми родственниками могла бы быть легче понять, если бы 66 миллионов лет назад не произошло массовое вымирание. «Причина, по которой птицы кажутся такими странными по сравнению с остальными рептилиями, которые у нас есть сегодня, заключается в том, что все эволюционные промежуточные стадии вымерли. так что нам не с чем сравнивать», — сказал Видриг. Когда астероид уничтожил участки жизни на Земле, он уничтожил целые участки линии рептилий Archosauria, оставив только крокодилов и некоторых птичьих динозавров.

Если бы не эта пустота в некогда сложном древе жизни, эволюция могла бы привести родственников в современную эпоху, что сделало бы рептильные корни птиц более очевидными. Вместо этого сегодня крокодилы являются ближайшими живыми родственниками птиц, даже несмотря на то, что они находятся далеко друг от друга на филогенетическом древе.

Выражаясь человеческим языком, «если бы все нечеловеческие приматы внезапно вымерли сегодня, нашими ближайшими живыми родственниками на самом деле были бы грызуны и кролики», — сказал Видриг. Они были бы ближе всего к нам на оставшихся ветвях древа жизни, и наше общее происхождение млекопитающих может быть труднее принять.

Если вам до сих пор кажется странным думать о птицах как о рептилиях, то отчасти это может быть из-за тех линнеевских корней, которые продолжают формировать наше разговорное представление о том, что такое рептилия. «Только в 1940-х годах генетические данные фактически прояснили, где птицы сидят [на древе жизни]», — сказал Стервандер. «Люди говорили о рептилиях почти за два столетия до этого. Я думаю, что именно поэтому было некоторое нежелание пересматривать то, что мы называем рептилией».

Но современная наука меняет это, обнаруживая неожиданные связи в древе жизни и открывая нам глаза на небо, наполненное современными пернатыми, летающими рептилиями.