Наше открытие ископаемых меланосом положило начало целому новому поколению исследований окраски ископаемых позвоночных, включая их перья, волосы, кожу, чешуи, когти и даже сетчатку глаза. Разумеется, наиболее захватывающий вопрос, который тут же встает перед новой областью палеонтологии, касается динозавров. Какой была их окраска? После нашего открытия этот вопрос из области научной фантастики переходит в область вполне возможных научных исследований. Впервые перьевой покров возник
[145] в эволюционной линии плотоядных двуногих тероподных динозавров задолго до появления птиц и задолго до того, как потомки динозавров научились летать. Нам удалось показать, что в принципе меланиновая окраска оперения нептичьих динозавров вполне подлежит достоверной реконструкции. Действительно, ископаемое полосатое перо из Бразилии достаточно древнее, и оно могло принадлежать кому-либо из этих динозавров! Все, что нужно для такой реконструкции, – это крохотные образцы ископаемых динозавровых перьев, которые можно было бы подвергнуть электронной микроскопии. Пернатые динозавры, чьи остатки чаще всего извлекают из позднеюрских и раннемеловых отложений в провинции Ляонин на северо-востоке Китая, принадлежат к числу наиболее поразительных и революционных палеонтологических открытий минувшего столетия. Однако реконструкция их прижизненной окраски могла бы поднять интерес к ним на совершенно новый уровень!
Меланиновая пигментация ископаемых перьев и перьев современных птиц: a – ископаемое перо из раннемеловых отложений формации Крато, Бразилия, с четкими темными и светлыми полосами; б – в темных полосах видны меланосомы; в – в светлых полосах виден только скелет породы; г – меланосомы в пере современной птицы, красноплечего черного трупиала (Agelaius phoeniceus), почти идентичны по форме меланосомам из ископаемого пера. Масштабные линейки: a – 3 мм, вставка 1 мм; б – 1 микрон; в – 10 микрон; г – 1 микрон. Из Vinter et al. (2008)
Мы привлекли к этой работе большую команду специалистов и на следующий же год приступили к изучению позднеюрского экземпляра раптороподобного динозавра Anchiornis huxleyi
[146] из формации Ляонин в Северо-Восточном Китае, хранящегося в Пекинском музее естественной истории. Анхиорнис – это небольшой двуногий теропод с длинным костным хвостом, мелкими зубами и длинными перьями, образующими нечто вроде крыльев на передних и задних конечностях. Таким образом, анхиорнис принадлежит к числу тех самых загадочных «четырехкрылых» динозавров, которые близки к рапторам (вроде велоцираптора Velociraptor, что гонялся за детьми по кухне в фильме «Парк юрского периода»), древнейшей ископаемой птице археоптериксу Archaeopteryx lithographica и предку всех современных птиц.
Окраска перьев анхиорниса (Anchiornis huxleyi), динозавра из клады манирапторов позднеюрского периода, была восстановлена благодаря анализу изображений, полученных с помощью электронного микроскопа с пигментных гранул меланина или меланосомы, взятой с окаменелых перьев. Рисунок Михаэля Дигиоргио; из Ли и др. (2010)
Хотя находки из формации Ляонин славятся своей превосходной сохранностью, данный конкретный экземпляр анхиорниса большого оптимизма не внушал. Сказать по правде, он выглядел так, словно его раскатала по юрскому асфальту какая-нибудь юрская машина: весь расплющенный, голова оторвана и сохранена на другой каменной пластине, конечности торчат в разные стороны, но все это окружено темным ореолом окаменелых перьев.
Экземпляр тероподного динозавра Anchiornis huxleyi из Пекинского музея естественной истории (BMNHC PH828). Масштабная линейка 2 см
В конце концов мы набрали с него крохотных, с горчичное зернышко, образцов из примерно тридцати участков тела для электронно-микроскопического анализа. Учитывая плачевное состояние экземпляра, мы надеялись разве что найти хоть какие-нибудь меланосомы.
В нью-хейвенской лаборатории при изучении взятых фрагментов под электронным микроскопом в одних пробах обнаружились хорошо сохранившиеся меланосомы, в других – уцелевшие отпечатки меланосом, а в некоторых пробах меланосом не было совсем. Наш следующий инновационный подход заключался в том, чтобы сравнить размер, форму и плотность упаковки меланосом из ископаемых перьев анхиорниса с перьями современных птиц. В результате выяснилось, что эумеланосомы из черных и серых перьев обычно длинные, похожие на колбаски, а феомеланосомы из рыжих или рыжевато-коричневых перьев имеют более округлую форму и скорее напоминают желейное драже. Сопоставив промеры меланосом у анхиорниса и современных птиц, мы получили возможность восстановить окраску ископаемых перьев. А поскольку мы брали пробы с разных участков на теле экземпляра, то в итоге смогли реконструировать окраску почти всего оперения.
Одним из самых запоминающихся моментов всей моей научной карьеры стал восторг при виде возрождающегося на моих глазах оперения анхиорниса, когда я приступил к картированию только что выявленных цветов – черного, серого, рыжевато-коричневого и белого, – соотнося номера проб с их анатомическим расположением на оперении экземпляра. Итоговая картина оказалась еще более поразительной, чем мы могли себе представить!
Описывая окраску оперения Anchiornis huxleyi, я испытывал фантастическое чувство, будто сочиняю первый очерк для «Полевого определителя юрских динозавров». Еще в детстве именно полевые определители вдохновляли меня на путешествия по миру и изучение птиц. А теперь, став ученым, я получил возможность взглянуть на них с совершенно иной точки зрения.
Итак, как же выглядел анхиорнис при жизни? Его оперение было по большей части темно-серым с черными плечами и передней частью крыльев. Длинные перья хохолка на его темени имели ржаво-коричневый цвет. Но самое поразительное, что длинные перья на передних и задних конечностях были белыми с черными кончиками – как у современных кур гамбургской породы. Эти черные кончики подчеркивали контур задней части крыльев и образовывали на них рисунок из продольных черных полос.
Окраска перьев анхиорниса (Anchiornis huxleyi), динозавра из клады манирапторов позднеюрского периода, была восстановлена благодаря анализу изображений, полученных с помощью электронного микроскопа с пигментных гранул меланина или меланосомы, взятой с окаменелых перьев. Рисунок Михаэля Дигиоргио; из Ли и др. (2010)
