Драматический переход от динозавра к птице, который произошел у рептилий миллионы лет назад, сопровождался глубокими изменениями в крыше черепа этих животных и содержит важные сведения о том, как череп формируется в ответ на изменения в мозг - согласно новому исследованию.
Ученые впервые проследили связь между развитием мозга и кровельными костями черепа. Результаты опубликованы в выпуске журнала Nature Ecology and Evolution от 11 сентября.
При переходе от динозавра к птице череп сильно трансформируется, а мозг увеличивается. Мы были удивлены, что никто прямо не обратился к идее о том, что основные части мозга - передний мозг и средний мозг - коррелируют или каким-то образом связаны с развитием вышележащих лобных и теменных костей», - сказал соавтор Бхарт-Анджан Сингх Бхуллар. доцент кафедры геологии и геофизики Йельского университета и помощник куратора палеонтологии и зоологии позвоночных в Йельском музее естественной истории Пибоди.
Маттео Фаббри, аспирант лаборатории Бхуллара, является первым автором исследования.
Хотя предыдущие исследования показали общую взаимосвязь между мозгом и черепом, связи между отдельными областями мозга и отдельными элементами крыши черепа остались неясными. Это привело к противоречивым теориям о некоторых аспектах развития черепа.
Бхуллар и его коллеги решили проследить эволюцию мозга и формы черепа не только у динозавров, наиболее близких к птицам, но и у всей линии, ведущей от рептилий к птицам. Они обнаружили, что мозг и череп большинства рептилий были заметно похожи друг на друга. Это были динозавры, наиболее тесно связанные с птицами, а также сами птицы, которые отличались друг от друга, с увеличенным мозгом и выпирающими вокруг них черепами.
«Мы обнаружили четкую взаимосвязь между лобными костями и передним мозгом и теменными костями и средним мозгом», - сказал Бхуллар. Исследователи подтвердили это открытие, изучив эмбрионы ящериц, аллигаторов и птиц с помощью новой техники компьютерной томографии с контрастным окрашиванием.
«Мы предполагаем, что эта связь обнаруживается у всех позвоночных с костным черепом и указывает на глубокую связь развития между мозгом и крышей черепа», - сказал Бхуллар. «Это означает, что мозг производит молекулярные сигналы, которые дают команду скелету сформироваться вокруг него, хотя мы относительно мало понимаем точную природу этого формирования».
Бхуллар добавил: «В конечном счете, одним из важных сообщений здесь является то, что эволюция проще и элегантнее, чем кажется. Множественные, казалось бы, несопоставимые изменения - например, в мозге и черепе - на самом деле могут иметь одну основную причину и представлять собой только одну многообразную трансформацию».