Цветовая палитра птиц, которых вы видите из окна, зависит от того, где вы живете. Если вы находитесь далеко от экватора, большинство птиц, как правило, имеют тусклые цвета, но чем ближе вы к тропикам, тем больше вы, вероятно, увидите красочных перьев. Ученые давно ломают голову над тем, почему в тропиках больше ярко окрашенных птиц, чем в других местах, и они также задавались вопросом, как эти ярко окрашенные птицы попали туда изначально: то есть, эволюционировали ли эти красочные перья в тропиках или у тропических птиц есть красочные предки, которые пришли в этот регион откуда-то еще.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology and Evolution, ученые создали базу данных из 9409 птиц, чтобы изучить распространение цвета по всему миру. Они обнаружили, что радужные, красочные перья возникли 415 раз на древе жизни птиц и в большинстве случаев возникли за пределами тропиков, и что предок всех современных птиц, вероятно, тоже имел радужные перья.
«В течение десятилетий ученые придерживались гипотезы, что в тропиках есть более яркие или красочные виды птиц», — говорит Чад Элиасон, научный сотрудник Музея имени Филда в Чикаго и ведущий автор статьи. «Мы хотели найти механизм, который поможет нам понять эти тенденции — как появились эти яркие цвета и как они распространились по генеалогическому древу птиц с течением времени».
Цвет у животных образуется двумя основными способами: пигментами и структурами. Клетки вырабатывают пигменты, такие как меланин, который отвечает за черную и коричневую окраску. Между тем, структурный цвет возникает из-за того, как свет отражается от различных структур клеток. Иризация, радужное мерцание, которое меняется в зависимости от того, как свет падает на объект, является примером структурного цвета.
Тропические птицы получают свои цвета из сочетания ярких пигментов и структурного цвета. Работа Элиасона сосредоточена на структурном цвете, поэтому он хотел исследовать этот элемент окраски тропических птиц. Он и его коллеги прочесали фотографии, видео и даже научные иллюстрации 9409 видов птиц — подавляющее большинство из 10 000 ныне живущих видов птиц, известных науке. Исследователи отслеживали, у каких видов есть радужные перья, и где эти птицы встречаются.
Затем ученые объединили свои данные об окраске и распространении птиц с уже существующим генеалогическим древом, основанным на ДНК, показав, как все известные виды птиц связаны друг с другом. Они ввели информацию в систему моделирования, чтобы экстраполировать происхождение и распространение радужности. «По сути, мы много занимались математикой», — говорит Элиасон.
Учитывая, как современные виды связаны друг с другом и где они встречаются, а также общие закономерности формирования видов и изменения таких признаков, как цвет, с течением времени, программное обеспечение для моделирования определило наиболее вероятное объяснение окраски птиц, которую мы видим сегодня: красочные птицы из-за пределов тропиков часто прилетали в этот регион миллионы лет назад, а затем разветвлялись на все большее количество различных видов. Модель также раскрыла сюрприз о предке всех современных птиц.
Для справки: птицы — это специализированная группа динозавров: самая ранняя известная птица, Archaeopteryx , жила 140 миллионов лет назад. Подгруппа птиц, называемая Neornithes, появилась 80 миллионов лет назад, и эта группа стала единственной птицей (и динозавром), пережившей массовое вымирание 66 миллионов лет назад. Все современные птицы являются представителями Neornithes. Модель, созданная Элиасоном и его коллегами, предполагает, что общий предок всех Neornithes, живший 80 миллионов лет назад, имел переливающиеся перья, которые до сих пор блестят на генеалогическом древе птиц.
«Я был очень взволнован, узнав, что предковое состояние всех птиц — это радужность», — говорит Элиасон. «Мы уже находили ископаемые свидетельства радужных птиц и других пернатых динозавров, исследуя ископаемые перья и сохранившиеся пигмент-производящие структуры в этих перьях. Поэтому мы знаем, что радужные перья существовали еще в меловом периоде — эти ископаемые подтверждают идею нашей модели о том, что предок всех современных птиц тоже был радужным».
Открытие того, что первый Neornithes, вероятно, был радужным, может иметь важные последствия для палеонтологии. «Теперь, когда мы знаем, куда смотреть, мы, вероятно, будем находить гораздо больше радужных отпечатков в летописи окаменелостей», — говорит Элиасон.
Хотя это новое исследование проливает свет на то, как иризация распространялась по генеалогическому древу птиц в течение миллионов лет, остаются некоторые большие вопросы. «Мы до сих пор не знаем, почему иризация возникла изначально», — говорит Элиасон. «Радужные перья могут использоваться птицами для привлечения партнеров, но иризация связана и с другими аспектами жизни птиц. Например, древесные ласточки меняют цвет при изменении влажности, поэтому иризация может быть связана с окружающей средой или с другим физическим свойством перьев, например, водостойкостью. Но знание того, как в тропиках появилось так много радужных птиц, может помочь нам понять, почему возникла иризация».
