Клюв динозавров

«Курозавр».

Трицератопс имел и клюв и зубы.

Corythoraptor — пернатый динозавр с маленькими крыльями и беззубым клювом.

Гигантораптор — динозавр с клювом.

Saurornitholestes имел зубы и узкий, сплюснутый с боков «клюв».

Динозавр микровенатор.

Динозавры семейства овирапториды.

Примитивная вымершая птица Ichthyornis dispar, имеющая клюв с зубами.

Клюв динозавра — носовое образование на голове, аналогичное клюву у птиц.

Замена зубов на клюв у динозавров — эволюционная тенденция у динозавров, при которой зубы сменялись клювом.

Общие сведения

Клюв появился у многих нептичьих динозавров (орнитопод, цератопсов и ряда теропод), а также у птиц.

Существует две главные причины этого явления:

• сокращение периода развития в яйце. Развитие зубов у эмбрионов динозавров существенно замедляло их развитие, соответственно, потеря зубов стала эволюционным преимуществом птиц и нептичьих динозавров, ускорившее развитие эмбрионов. Тем самым, потомство быстрее вылуплялось из яиц. У зубастых динозавров, как предполагается, время инкубации составляло несколько месяцев, а у птиц — в несколько раз меньше.

• снижение веса: птицы утратив зубы уменьшили вес тела, что дало им преимущество при полёте. Характерно, что и высшие птерозавры утратили зубы и приобрели роговой клюв.

Период инкубации яиц у динозавров длился 3−6 месяцев, у птиц же — сократился до 2−3 месяцев и менее. Лимитирующим фактором при развитии эмбриона динозавров являлась скорость формирования дентина зубов.

Кроме того, клювом птенец разбивает скорлупу при выходе из яйца. Зубы имеют минусы — они ломались, застревали в костях жертв и т. д. Наконец, клюв позволял лучше перемалывать твёрдую пищу и стабилизировал череп при захвате жертвы, а у некоторых динозавров играл функцию укрепляющего череп элемента — массивный кератиновый выступ на носу скреплял вместе кости и амортизировал удары при жевании пищи: добавление к черепу клюва снижало механическую нагрузку на сравнительно тонкие кости.

Гадрозавры имели плоский беззубый, схожий с утиным, клюв, но в задней части челюсти находилось множество плоских зубов. Аналогично, клюв и зубы имели анкилозавры, пситтакозавриды, цератопсиды и др. Гигантские растительноядные зауроподы, как предполагается, имели клюв с зубами — их зубы росли из клювоподобной структуры из кератина; на челюсти имелись крошечные ямки, которые указывают на наличие кровеносных сосудов, питающих клюв. Aquilarhinus palimentus формой челюстей и носа напоминает утиный клюв. Pegomastax africanus из группы динозавров под названием гетеродонтозавры обладал кривым клювом, похожим на клюв попугая, но с двумя выступающими клыками впереди и мощными зубами в задней части челюсти для перетирания растительной пищи.

У таких овирапторозавров, как Anzu wyliei, клюв уже зубов не имел. Клюв динозавров напоминает клюв попугаев.

У археоптерикса, многими считающегося переходной формой от динозавров к птицам, клюв отсутствовал, а челюсть несла зубы, похожие на зубы крокодилов.

У динозавра овиратора Caenagnathasia был клюв, в основании которого имелись особые борозды и ямки, внутри которых формировались рудиментарные зубы. У древней птицы-сапеорниса (Sapeornis) также они присутствуют в клюве. Из этого учёные делают вывод, что динозавры и птицы избавились от зубов не сразу — сначала ими обладали молодые особи, у которых они затем постепенно выпадали по мере взросления и перехода на новую диету. Примером этого может служить динозавр Limusaurus inextricabilis, имевший подобные «подростковые зубы» в детстве. Компьютерная томография и синхротронное сканирование указывали на наличие у обоих особей рудиментарных костяных зубных лунок и других особенностей строения челюсти, которые также были замечены у теропода Limusaurus. Предположительно, Limusaurus — переходная форма между динозаврами и птицами. Limusaurus терял зубы в процессе созревания, из-за чего, вероятно, обнаружилось сходство особенностей строения челюсти всех трех тероподов. Возможно, что на исчезновение зачатков зубов у динозавров и формирование рогового клюва повлиял костный морфогенетический белок 4.

Некоторые растительноядные динозавры проглатывали камни, которые помогали динозаврам измельчать растительность в желудке, подобно тому, как это делают современные птицы.

«Прародителем» клюва как полагают был особый роговой зуб, который детеныши динозавров и птенцы птиц используют для того, чтобы выбраться из яйца. Когда динозавры и птицы начали терять зубы, этот зуб стал разрастаться, превратившись в клюв.

У большинства мезозойских птиц, включая археоптерикса, головы были большие и похожие на их предков динозавров, с костью под клювом и большой верхней челюстью. Примитивная птица Falcatakely forsterae сформировала голову из тех же костей и тем же образом, что и велоцираптор.

Первые птицы, такие как гесперорнисы и ихтиорнисы и прочие энанциорнисы, ещё имели в клюве зубы, но последующие птицы их утратили. По некоторым данным, за зубы у птиц отвечает ген talpid2.

Трёхмерное изображение клюва и реконструкция головы ихтиорниса стали одним из недостающих звеньев в понимании хода эволюции от динозавров к птицам. У этой птицы был уже мозг как у прочих птиц, но конфигурация челюстной мышцы осталась как у динозавров. У современных птиц клюв состоит из верхней и нижней части, которые называются надклювье и подклювье. При этом большую часть надклювья составляют слившиеся парные предчелюстные кости, а маленькие верхнечелюстные косточки формируют небольшую заднюю область. У ранних птиц, таких как археоптерикс, основу клюва составляли верхнечелюстные кости, поэтому их голова мало отличалась от головы динозавров. Клюв ихтиорниса представляет собой полноценную верхнюю челюсть с зубами, в конце которой предчелюстные кости образовывают нечто, напоминающее пинцет для удержания добычи, заменившее «руки», превратившиеся в крылья.

Учитывая, что птицы — самый крупный класс по числу видов среди всех наземных позвоночных, приобретение клюва оказалось эволюционно выигрышной стратегией (хотя главным залогом успеха птиц является их способность к полёту).

Палеонтолог Джек Хорнер из Университета штата Монтана, автор книги «Как построить динозавра» (How to Build a Dinosaur), предложил идею воссоздания из птиц динозавра — «курозавра» (chikenosaur, «Chickenosaurus project»), для чего предложил избирательно заблокировать активность двух белков, отвечающих за формирование клюва. В результате развитие головы куриного эмбриона пошло по динозавровой модели и привело к образованию широкой округлой морды. Генное модифицирование к птице применять не будут. Предлагается «разбудить» в её ДНК атавистические гены, изменяя в геноме курицы уровень определенных белков. Известно, что на первых стадиях у эмбриона курицы развиваются такие черты динозавра, как зубы и лапы с тремя пальцами. Хорнер заявил, что отвечающий за наличие или отсутствие зубов ген обнаружен. В 2015 году Бхарт-Анджан Буллар из Йельского университета с коллегами провели эксперимент, в рамках которого они вырастили своеобразных зародышей «курицезавра», обнаружив и отключив гены, отвечающие за формирование клюва.