Время перьев

Восьмого января у палеонтологов была годовщина маленькой, но важной находки. Четверть века назад, в 1998 году, был впервые описан пернатый динозавр — синозавроптерикс (Sinosauropteryx prima). Сегодня изображения динозавров в перьях встречаются повсеместно, оперились даже герои консервативного «Мира юрского периода» — и началось все это именно с синозавроптерикса.

Строго говоря, синозавроптерикса впервые описали не в 1998-м, а на два года раньше, но тогда его назвали как птицей. А в 1998-м описали уже как нептичьего динозавра. Но мы все равно воспользуемся поводом и поговорим о динозавровых перьях и пернатых динозаврах чуть подробнее.

Обещанный птиц

Находка синозавроптерикса — пример не только пернатого динозавра, но и того, что палеонтология, как любая нормальная наука, может производить высказывания не только с объяснительной, но и предсказательной силой. В 1969 году Джон Остром описывает хищного динозавра дейнониха (Deinonychus antirrhopus) и подчеркивает, что дейноних очень похож на птиц по строению скелета, особенно в области передних конечностей. У него есть даже особая полулунная кость, которая позволяет современным птицам аккуратно складывать крылья по бокам от тела. 

В 1974 году ученик Острома Роберт Бэккер публикует знаменитую статью «Ренессанс динозавров», которая начинается так: «Динозавры были не отжившими свое рептилиями, а группой продвинутых “теплокровных” животных. И птицы — их потомки». В той же статье впервые в истории появляется изображение оперенного динозавра:

В 1988 году ученик и коллега Бэккера по имени Грегори Пол выпускает книгу «Хищные динозавры мира», которая оказала огромное влияние на тогдашние представления о жизни и облике динозавров. В ней Пол прямым текстом пишет: «Со временем мы найдем достаточно отпечатков покровов для мелких теропод. А до тех пор я буду рисовать их с перьями». Оперения у динозавров в то время найдено еще не было, но по строению скелета многие динозавры, такие как дейноних или велоцираптор, были так близки к птицам, что перья прямо-таки напрашивались.

Пернатых динозавров рисовали не только на западе. Так, например, в книге 1987 года «Живое прошлое Земли» советский палеонолог Ивахненко приводит вот такое изображение авимима (Avimimus portentosus):

К началу 1990-х многие ученые были уже согласны с Джоном Остромом, что у динозавров должны быть перья. Оставалось только эти перья, наконец, найти.

Нашелся! 

В августе 1996 года китайский фермер и охотник за ископаемыми Ли Юмин нашел в провинции Ляонин окаменелость. Он продал два ее фрагмента в музеи: один достался Национальному геологическому музею в Пекине, второй — Нанкинскому институту геологии и палеонтологии. Возраст окаменелостей оценивается в 124,6-122 миллиона лет. 

В том же году пекинский экземпляр увидел канадский палеонтолог Фил Карри. Он сфотографировал окаменелость и показал фотографии на встрече американского Общества палеонтологии позвоночных. Фотографии произвели фурор. Увидел их и Остром, который был, конечно, очень рад, что его гипотеза наконец-то подтвердилась. 

И хотя все вроде бы ждали динозавра с перьями, к его появлению все равно никто не был готов. Ассоциация «перья — значит птица» была слишком сильной, и в первой статье 1996 года синозавроптерикса называют птицей. 

Впрочем, при повторном описании его все-таки отнесли к нептичьим динозаврам. Но тут уже возникли сомнения, а перьями ли он покрыт. Американский палеонтолог Алан Федуччиа предположил, что это были не перья, а коллагеновые волокна. Якобы  эти волокна образовывали гребень на спине и нижней части хвоста, подобно тому, как это происходит у некоторых современных водных ящериц. 

Мнения разделились. Ларри Мартин и Стивен Черкас в 2000 году поддержали гипотезу с гребнем. А Фил Карри в статье 2001 года назвал покровы синозавроптерикса прото-перьями. Лишь в 2017 году Фианн Смитвик из Бристольского университета поставил точку в этом вопросе. Его команда внимательно изучила все найденные экземпляры синозавроптерикса под микроскопом и подтвердила, что его покровы действительно являются примитивными нитевидыми перьями. 

Итак, синозавроптерикс был пернатым. Разумеется, его оперение отличается от покровов современных ворон или голубей. Это не маховые перья с центральным стержнем и разветвленными бородками, а куда более простые волокна, вроде пуха у птенцов или оперения птицы киви.

Летать с такими перьями синозавроптерикс, конечно, не мог. Его перья служили для обогрева, внутривидовых сигналов, например, привлечения брачных партнеров. Могли они служить и для маскировки. 

Это подтвердилось в 2017 году, когда команда палеонтологов реконструировала цвет синозавроптерикса. Оказалось, что его спина была темнее, чем брюшко, хвост был полосатым, а на мордочке была «бандитская маска», как у енота.

Перья для всех, даром, и пусть никто не уйдет неоперённым

После открытия синозавроптерикса пернатые динозавры массово полезли из-под земли: каудиптерикс, бэйпяозавр, микрораптор… Этот поток окончательно сломал старую парадигму, где перья полагались только птицам. Да и вообще чисто птичьи признаки, по сути, закончились: перья, яйца, пневматизированный скелет, клюв — все в той или иной степени было у того или иного динозавра. Находки из Ляонина не просто показали, что птицы являются потомками динозавров, теперь их признали одной из клад хищных динозавров.

На радостях художники начали пририсовывать перья всем подряд. В результате появились, например, вот такие иллюстрации:

Поначалу перья находили лишь у мелких хищных динозавров, весом не больше пары килограммов. Но в 2012 году описали ютиранна (Yutyrannus huali), родственника тираннозавра — а это уже внушительное девятиметровое животное  с весом около полутора тонн. И при этом —  густо покрытое нитевидными перьями.

Открытие ютиранна породило массу спекуляций насчет самого тираннозавра рекса. Неужели и он был пушистым, как цыпленок? В то время (с 2012 по 2017) было много палеоарта вот в таком духе:

Но в 2017 вышла статья, которая положила этим мечтам конец. В ней Фил Белл с коллегами свел воедино все известные данные по покровам тираннозаврид дасплетозавра, тарбозавра, альбертозавра, горгозавра и, естественно, самого тирекса. Конечно, у нас нет полного отпечатка шкуры ни одного из этих видов: от кого-то сохранился небольшой отпечаток ноги, от кого-то клочок кожи с шеи или бока. Но ни на одном отпечатке нет следов перьев или иных нитевидных покровов — только чешуя.  

Авторы объяснили это тем, что гигантские тероподы генерировали достаточно много тепла просто за счет своей массы, поэтому утеплитель в виде перьев им был не нужен. Более того, под густой шкурой ящер весом в пять-семь тонн просто перегрелся бы. 

На сегодня именно эта версия является общепринятой, хотя, например, в документальном сериале «Доисторическая планета» тираннозавры показаны с редкой щетиной на спине и загривке.

Примечательно, что другие гигантские тероподы — дейнохейр и теризинозавр, которые по размеру не уступали тираннозавру, в сериале показаны в густом оперении. 

Что сейчас

На сегодня описано 60 видов нептичьих динозавров с перьями. Напомним, что динозавров делят на две большие группы, птицетазовых и ящеротазовых. Перья в основном найдены у ящеротазовых хищных динозавров, исключения ровно три: это птицетазовые пситтакозавр, тяньюйлун и кулиндадромей. Причем их перья еще меньше похожи на птичьи. Покровы пситтакозавра, например, — это длинные жесткие щетины, больше похожие на иглы дикобраза:

Тем не менее, само существование пернатых птицетазовых позволяет думать, что оперенным мог быть и общий предок всех динозавров. Более того, пухоподобные волокна описаны у птерозавров, например, сордеса (Sordes pilosus). Впрочем, не факт, что покровы птерозавров имеют общее происхождение с перьями динозавров, поэтому для птерозаврового пуха на всякий случай придумали отдельный термин: пикнофибры. 

Но в 2018 году ученые нашли у птерозавров из семейства анурогнатид разветвленные пикнофибры, очень похожие на перья динозавров. Это открытие стало важным аргументом в пользу отождествления пикнофибров и перьев. А в 2022 году вышла статья с описанием покровов тупандактиля (Tupandactylus cf. imperator). У него обнаружились пикнофибры двух видов: простые, как и у многих других птерозавров, и разветвленные, больше похожие на перья динозавров.

Если признак есть у двух родственных групп, то обычно возможны три варианта:

• одна из групп произошла от другой и передала признак по наследству;
• обе группы произошли от общего предка и получили этот признак от него;
• обе группы обзавелись признаком независимо друг от друга. 

Мы знаем, что птерозавры и динозавры произошли от общих предков, так что первый вариант можно исключить. Пока насчет родства пикрофибры и перьев были сомнения, можно было предположить, что перья динозавров и пикнофибры птерозавров появились независимо. Но теперь стало разумнее считать, что протоперья появились уже у общего предка динозавров и птерозавров. И что оперённость для динозавров — это базальный признак, а бесперые виды утратили перья в ходе эволюции.

Как дела у юбиляра

За 25 лет знакомства с синозавроптериксом палеонтологи очень хорошо его изучили. Мы знаем не только его размеры и внешний вид, но также  структуру и цвет его покровов. Казалось бы, чего еще желать? Для этой конкретной особи, пожалуй, что и нечего.

Но если вдуматься, то на сегодня мы знаем ровно это — цвет одной особи в один момент времени. В смысле всей популяции — это лишь отправная точка. Ведь если изучить облик и цвет не одной особи, а многих, то можно будет понять, различались ли по цвету самцы и самки, молодняк и взрослые особи. Возможно, синозавроптериксы линяли и меняли цвет в зависимости от сезона. А может, у разных видов был разный окрас! А если изучить этот вопрос и на других родах пернатых динозавров? Все это может рассказать, как пернатые динозавры выбирали брачных партнеров, взрослели и росли, как прятались от хищников. Можно было бы сравнить все эти параметры с современными птицами или другими динозаврами. Словом, можно было бы сделать шаг от одной конкретной особи к экологии и социальной динамике всей популяции. 

Так что даже синозавроптерикс, знакомство с которым палеонтологи праздновали в начале года, сможет рассказать нам еще немало интересного.