Іноді важко уявити, як на планеті, яку ми називаємо домом, з її мегаполісами та безтурботними сільськогосподарськими угіддями колись домінували динозаври розміром з автобуси та п’ятиповерхові будинки. Але недавні дослідження допомогли поглибити наше розуміння того, чому стародавні ящери запанували на Землі: відповідь може полягати в їхніх особливих кістках, структурованих як пористі шоколадки.
Згідно з дослідженням, аеровані кістки еволюціонували в трьох окремих лініях: птерозаври (технічно літаючі рептилії) і дві лінії динозаврів, тероподи (від мікрораптора розміром з ворону до величезного тиранозавра) і зауропододоморфи (довгошиї травоїдні, включно з брахіозавром). Вчені зосередилися на пізньому тріасовому періоді, приблизно 233 мільйони років тому, на півдні Бразилії.
Щоразу, коли тварина розмножується, еволюція вносить випадкові варіанти в генетичний код. Деякі з цих варіантів передаються потомству і розвиваються з плином часу. Чарльз Дарвін вважав, що еволюція створила “нескінченні найкрасивіші форми”. Але деякі пристосування виникають спонтанно знову і знову, щось на кшталт набору однієї й тієї ж карти кілька разів. Коли одна й та сама карта продовжує з’являтися в різних колодах, це ознака того, що еволюція знайшла важливе й ефективне рішення.
Варіант, який вивчала бразильська команда, являв собою аеровані кістки хребців, які збільшили б силу динозаврів і при цьому зменшили б масу їхнього тіла.
Легкий, але потужний
Часто товари, куплені в інтернет-магазинах, упаковані в гофрований картон, який має ті ж переваги, що й аеровані кістки. Він легкий, але при цьому жорсткий і міцний.
Гофрований картон, або, як його спочатку називали, гофрований папір, був рукотворним дизайнерським експериментом, що мав величезний успіх і тепер є частиною нашого повсякденного життя. Він був запатентований в Англії 1856 року і спочатку призначався для підтримки циліндрів, які на той час були популярними у вікторіанській Англії та США. Три роки по тому Дарвін опублікував свою книгу “Походження видів”, в якій виклав, що еволюційні риси, що створюють переваги, з більшою ймовірністю будуть передані майбутнім поколінням, ніж варіанти, які цього не роблять.
Технологія комп’ютерної томографії дала змогу Ауреліано і його колегам зазирнути всередину твердих скам’янілостей, які вони вивчають. Без сучасних технологій було б неможливо вивчити нутрощі скам’янілостей і виявити повітряні мішки в хребті. Однак дослідження показало, що в жодного спільного предка не було цієї риси. Усі три групи, мабуть, розвинули повітряні мішки незалежно, і щоразу трохи по-різному.
Повітряні мішечки, ймовірно, підвищували рівень кисню в крові динозаврів. Тріасовий період характеризувався палючим спекотним і сухим кліматом. Таким чином, більша кількість кисню, що циркулює в крові, буде більш ефективно охолоджувати тіла динозаврів. Це також дозволило б їм рухатися швидше. Крім того, порожнини зміцнювали і внутрішню структуру кісток стародавніх ящерів, створивши при цьому велику площу поверхні для прикріплення великих і потужних м’язів.
Усе це дозволило б кісткам вирости до набагато більшого розміру, не обтяжуючи тварину понад необхідне. У сучасних птахів аеровані кістки так само зменшують загальну масу й об’єм, одночасно підвищуючи міцність і жорсткість кісток, необхідні для польоту.
Доісторична спадщина
Відлуння цієї спадщини динозаврів лежать у багатьох істотах, що живуть у наші дні. Не тільки птахи, а й інші тварини використовують повітряні мішки, щоб підтримувати і зміцнювати свої великі кістки і черепи, не обтяжуючи їх.
Чудовим прикладом цього є череп слона. Усередині черепа слона знаходяться великі порожнини, які дозволяють тварині рухати своєю масивною головою і важкими бивнями, не напружуючи м’язи шиї.
Людський мозок також захищений двома шарами твердої, компактної кістки (внутрішній і зовнішній столи), між якими розташований шар м’якшої, губчастої та аерованої кістки, відомий як диплое. Це дозволяє нашим черепам бути легкими, але міцними і здатними поглинати удари черепа.
Це приклади конвергентної еволюції, в якій тварини неодноразово стикаються з однією і тією ж проблемою, щоразу виробляючи схожі, але не завжди ідентичні, рішення. Сучасні тварини грають за тією ж еволюційною схемою, що й динозаври.