По странному стечению обстоятельств птицы, которым мы обязаны возникновением современной теории эволюции, до сих пор никак не могли разместиться по веткам эволюционного древа. Это удалось сделать благодаря генетике, пришедшей на смену сравнительной анатомии и оказавшейся весьма эффективной в восстановлении филогенетического родства видов, родов и даже типов различных животных.
Ребекка Кимбелл и её коллеги из 11 американских институтов и музеев отчитались в журнале Science о пятилетнем исследовании по анализу последовательностей ДНК 169 видов птиц. Скромно назвав свой проект «маленький геном»,
учёные теперь предлагают даже изменить названия видов и переписать школьные учебники биологии.
Первую известную попытку классифицировать формы жизни предпринял Аристотель, который объединял всё живое в соответствии со своими философскими взглядами.
В 1172 арабский философ Аверроэс сделал сокращённый перевод трудов Аристотеля на арабский язык. Его собственные комментарии были утеряны, но сам перевод дошёл до наших дней на латыни.
Эпоха великих открытий позволила учёным существенно расширить знания о живой природе. В конце XVI — начале XVII веков начинается кропотливое изучение живого мира, вначале направленное на хорошо знакомые типы, постепенно расширившееся, пока наконец не сформировался достаточный объём знаний, составивший основу научной классификации. Использование этих знаний для классификации форм жизни стало долгом для многих известных медиков, таких как Иероним Фабриций, ученик Парацельса Северинус, естествоиспытатель Уильям Гарвей, английский анатом Эдвард Тайсон. Свой вклад сделали энтомологи и первые микроскописты Марчелло Мальпиги, Ян Сваммердам и Роберт Хук.
Английский натуралист Джон Рей опубликовал важные работы по растениям, животным и натуральной теологии. Подход, использованный им при классификации растений в его «Historia Plantarum», стал важным шагом по направлению к современной таксономии. Рей отвергнул дихотомическое деление, которое использовалось для классификации видов и типов, предложив систематизировать их по схожести и отличиям, выявленным в процессе изучения.
Через два года после смерти Джона Рея родился Карл Линней, чья работа «Systema Naturae» (1735) была переиздана по меньшей мере тринадцать раз ещё при его жизни. Он разделил природный мир на три царства: минеральное, растительное и животное. Линней использовал четыре уровня (ранга): классы, отряды, роды и виды.
Введённый Линнеем метод формирования научного названия для каждого из видов используется до сих пор (применяемые ранее длинные названия, состоящие из большого количества слов, давали описание видов, но не были строго формализованы). Использование латинского названия из двух слов — название рода, затем специфичное имя — позволило отделить номенклатуру от таксономии. Данное соглашение о названиях видов получило имя «биномиальная номенклатура».
В настоящее время принято, чтобы классификация Линнея там, где это допустимо, следовала принципам дарвиновской теории происхождения видов.
С 1960-х развивается направление систематики, называемое «кладистика», которое занимается упорядочиванием таксонов в эволюционное дерево. Если таксон включает всех потомков некой предковой формы, он является монофилетическим.
В отсутствие генетических методов учёные веками сравнивали внешний вид, мельчайшие черты строения, поведения, питания и даже особенности половых игр, признавая, что это может не отражать истинных родственных отношений.
Как показала Кимбелл, в случае с птицами так и произошло.
Например, «водные» фламинго и поганки с утками и пеликанами находятся в таких же родственных связях, как и с другими пернатыми. Учёным удалось показать, что эти водоплавающие птицы произошли от разных предков, независимо освоивших новую среду обитания.
Плавательные перепонки, жировые железы, обеспечивающие несмачиваемость перьев, особенности строения клюва и прочие приспособления, позволившие этим видам эффективно использовать водоемы не только как источник пропитания, но и как место обитания, развились у этих групп независимо.
Это ещё раз подтверждает единство принципов эволюции, а кроме того, высокую вероятность появления новых признаков. Ведь то, что эти группы птиц сохранились до наших дней, подтверждает, что для природы было быстрей наделить пернатых в разных уголках планеты вышеописанными свойствами, нежели создать одного «приспособленного» предшественника и затем расселять его по разным водоемам.
То же самое произошло и с группами «наземных» видов, решивших, что ноги важнее крыльев.
С систематикой птиц учёным пришлось непросто: казалось бы, Дарвин и главный герой «Происхождения видов» — галапагосский вьюрок — должны были сделать пернатых самой понятной с точки зрения эволюции группой.
началась в Юрском периоде. Самым древним из известных видов птиц считается археоптерикс (Archaeopteryx lithographia). На основе исследований экземпляров археоптерикса выдвигались различные гипотезы филогенетических отношений птиц, но общепринятой филогении нет.
Текодонтная гипотеза. Эту гипотезу предложил в начале XX века Герхард Хейльман (Gerhard Heilmann), основываясь на детальном обзоре биологии птиц (включая археоптерикса) и рептилий. По его мнению, наиболее близкими родственниками птиц следует считать триасовых псевдозухий (из надотряда текодонтов). Текодонтная гипотеза была общепринятой в середине XX столетия и поддерживается сегодня рядом специалистов. Однако вплоть до настоящего времени среди псевдозухий не удалось обнаружить форм филогенетически близких к археоптериксу или другим ранним птицам.
Гипотеза Уокера. Уокер обосновывал в 70-ых годах XX века родство археоптерикса и всех птиц с триасовыми архозаврами из подотряда сфенозухий, родственных современным крокодилам. Аргументы Уокера неоднократно критиковались, и сам автор в последствии признал гипотезу несостоятельной.
Тероподная гипотеза. Гипотеза первоначально была выдвинута Томасом Генри Хаксли в XIX веке. В 70-ых годах XX века её возродил Джон Остром. Основываясь на сравнении пересмотренной им остеологии археоптерикса и тероподных динозавров (в особенности описанного им дейнониха), Остром заключил, что ближайшими родственниками археоптерикса являются целурозавры из семейства дромеозаврид.
В последствии выводы Острома были подтверждены кладистическими исследованиями, обнаружением экземпляров целурозавров с отпечатками перьев, сравнением микроструктуры яичной скорлупы и репродуктивной биологии целурозавров и птиц. Сегодня тероподная гипотеза принимается большинством палеонтологов.
Другие гипотезы. После открытия протоависа Санкаром Чаттерджи в 1984 году, появился ряд новых гипотез:
По мнению самого С. Чаттерджи, древнейшей птицей явялется протоавис, а не археоптерикс. При этом ближайшими родственниками птиц являются триасовые цератозавры — группа тероподных динозавров, обладавшая рядом существенных особенностей, характерных для птиц (близкое к гетероцильному строение шейных позвонков, сплав тазовых костей и др.). Эти особенности скелета цератозавров традиционно расцениваются как результат конвергенции.
Гипотеза дифилитического происхождения птиц, разрабатываемая Е. Н. Курочкиным частично основывается на изучении протоависа. Согласно этой гипотезе, веерохвостые птицы произошли от некоторой группы юрских архозавров, близким родственником которых является протоавис. Ящерохвостые птицы (например, археоптерикс и энанциорнисы) являются потомками тероподов.
В результате пернатые очень быстро распространились, заняв всевозможные экологические ниши: ведь они могли выбирать практически любую пищу — рыба, членистоногие на суше и в море, яйца и мелкие животные. А потом и другие птицы.
Такая скорость развития сказалась и на родстве: отряды ныне живущих пернатых «ближе» друг к другу, нежели отряды млекопитающих, а потому восстановить историческую справедливость и уточнить, «кто от кого произошёл», долгое время не представлялось возможным.
Если разделение страусов и куриц вполне понятно, то дальнее родство сокола и ястреба с трудом укладывается в «школьное» образование.
Как выяснила Кимбелл, ястреб ближе к дятлу и сове, а сокол — к попугаю, нежели к орлам.
Рассадившие птиц по веткам «древа жизни» орнитологи не стали подливать масла в огонь споров о происхождении пернатых, хотя проведенный ими генетический анализ позволяет не только установить родство существующих видов, но и предположить временные рамки возникновения каждой группы. Дело осталось за малым — найти новые останки предполагаемого предшественника, провести анализ генома и сопоставить его с имеющимися данными.
