На большинстве визуализаций и реконструкций птеродактилей и других вымерших летающих рептилий изображена поза полета, очень похожая на позу летучих мышей, которые летают с широко расставленными задними конечностями. Но новый метод определения того, как древние животные могли двигать суставами, предполагает, что птерозавры, вероятно, не могли принимать такую позу.
«Большая часть работы, которая сейчас делается для понимания полета птерозавров, основана на предположении, что их бедра могут принимать позу летучей мыши», - сказала Армита Манафзаде, доктор философии. студент Университета Брауна, который руководил исследованиями вместе с Кевином Падианом из Калифорнийского университета в Беркли.«Мы считаем, что в будущих исследованиях следует принять во внимание, что эта поза, вероятно, была невозможной, что может изменить нашу точку зрения, когда мы рассматриваем эволюцию полета у птерозавров и динозавров».
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the Royal Society B, представляет собой попытку помочь палеонтологам сделать вывод о диапазоне движений суставов таким образом, чтобы учесть мягкие ткани, особенно связки, которые играют ключевую роль в том, как суставы работают. Как правило, мягкие ткани не окаменевают, поэтому палеонтологам приходится делать выводы о движении суставов только по костям. По словам Манафзаде, ограничений на то, как это сделать, не так много. Поэтому она хотела найти способ использовать современных животных, чтобы проверить, насколько связки ограничивают подвижность суставов.
Эта идея началась с цыплят из продуктового магазина, говорит Манафзаде.
«Если вы возьмете сырую курицу в продуктовом магазине и пошевелите ее суставами, вы достигнете точки, когда услышите хлопок», - сказала она.«Это разрыв связок. Но если бы я дал вам скелет цыпленка без связок, вы могли бы подумать, что его суставы могут делать всякие сумасшедшие вещи. Итак, вопрос в том, если бы вы выкопали ископаемого цыпленка, как бы вы думаете, что его суставы могут двигаться, и как вы ошибаетесь?"
Для этого последнего исследования она использовала не курицу из продуктового магазина, а мертвых перепелов. Птицы - ближайшие из ныне живущих родственников вымерших птерозавров и четырехкрылых динозавров. После тщательного вырезания мышц, окружающих тазобедренные суставы птиц, она манипулировала суставами, снимая рентгеновские снимки. Таким образом, она могла определить точное трехмерное положение костей в позах, в которых связки препятствовали дальнейшему движению.
Эта техника позволила Манафзаде наметить диапазон движения бедра перепела с прикрепленными связками, который она затем могла сравнить с диапазоном движения, который можно было бы вывести только из костей. Для поз, состоящих только из костей, Манафзаде использовал традиционные критерии, которые часто используют палеонтологи: остановку там, где две кости соприкасаются друг с другом, и когда движение вытаскивает бедренную кость из гнезда.
Она обнаружила, что более 95 процентов положений суставов, которые казались правдоподобными только с костями, на самом деле были невозможны, когда были прикреплены связки.
Следующим шагом было определить, насколько диапазон движения бедер современного перепела может сравниться с диапазоном движения вымерших птерозавров и четырехкрылых динозавров.
Долгое время считалось, что эти существа много летали, как летучие мыши. Отчасти это связано с тем, что крылья птерозавров были сделаны из кожи и поддерживались удлиненным безымянным пальцем, чем-то похожим на крылья летучих мышей. Крылья летучих мышей также соединены с их задними конечностями, которые они широко раскидывают во время полета. Многие палеонтологи, говорит Манафзаде, предполагают, что птерозавры и четырехкрылые динозавры делали то же самое. Но ее исследование предполагает, что это невозможно.
У перепела поза бедра как у летучей мыши казалась возможной, основываясь только на костях, но внешнее движение бедренной кости препятствовало одной конкретной связке - связке, которая присутствует у самых разных птиц и других рептилий, связанных с птерозавры. По словам Манафзаде, нет никаких доказательств того, что у вымерших динозавров и птерозавров тоже не было этой связки.
И с этой прикрепленной связкой это новое исследование предполагает, что поза летучей мыши была бы невозможна. Согласно работе Манафзаде, эта поза потребует, чтобы связка растянулась на 63 процента больше, чем может связка перепела. Она говорит, что это довольно натянуто.
«Это огромная разница, которую необходимо учитывать, прежде чем можно будет утверждать, что бедро птерозавра или «четырехкрылого» динозавра сможет принять эту позу, похожую на летучую мышь», - сказал Манафзаде. И это, по ее словам, может потребовать переосмысления эволюции полета у этих животных.
В дополнение к тому, что они ставят под сомнение традиционные представления о полете птерозавров и ранних птиц, исследование также предоставляет новые способы оценки подвижности суставов любого вымершего вида путем изучения его живых родственников.
«То, что мы сделали, - это предоставление надежного способа количественной оценки в трехмерном изображении всего, на что способен сустав», - сказал Манафзаде.
Она надеется, что другие исследователи будут использовать этот метод для изучения других систем суставов и для лучшего понимания того, как другие виды могли двигать суставами, ходить и летать.