Благодаря новейшим научным технологиям и огромному количеству новых окаменелостей палеонтологи меняют все наши представления об этих древних животных – начиная от цвета их кожи и перьев и заканчивая тем, как они росли, жили и эволюционировали.

Лондон. Холодный январский день. Сюзанна Мейдмент стоит на берегу озера и смотрит на стаю динозавров. Мейдмент, сотрудница британского Музея естественной истории, пришла со мной в Парк Хрустального дворца, где в 1854 году открылась первая в мире выставка скульптур динозавров. Изваяния пользовались бешеным успехом и породили «динозавроманию», не утихающую до сих пор. Задолго до «Парка юрского периода» посмотреть на динозавров Хрустального дворца приходило по 2 миллиона человек в год. Даже Чарльз Диккенс упомянул одного из ящеров в романе «Холодный дом».

Чтобы мы могли поближе увидеть 166-летние скульптуры, Эллинор Мишел и Сара Джейн Слотер, члены правления некоммерческой организации «Друзья динозавров Хрустального дворца», проводят нас на берег, и мы, надев болотные сапоги, бредем через пруд. Едва зайдя в воду, я оступаюсь, падаю и выбираюсь на остров насквозь мокрый, распространяя вокруг запах тины. «Добро пожаловать на Остров динозавров!» – смеется Слотер.

Бледно-зеленые скульптуры, возвышающиеся над мхами и папоротником, выглядят внушительно, даже величественно. Два игуанодона и вправду похожи на огромных игуан с наростами на мордах – сегодня ученые знают, что на самом деле это были шипы на больших пальцах. Так и хочется пренебрежительно назвать динозавров Хрустального дворца устаревшими. Но Мейдмент считает совсем иначе: для нее это памятник передовой науке того времени, ведь создатели скульптур исходили из сравнения немногих доступных им окаменелостей с современными животными.

Ученые и сейчас используют тот же метод для воссоздания облика древних фантастических существ, когда заполняют пустоты на месте мягких тканей. У скелетов нет щек, говорит Мейдмент, когда мы останавливаемся между двумя статуями, «но мы реконструируем их, ведь это логично: у современных животных щеки есть». Скульпторы, работавшие в парке, руководствовались тем же принципом.

Прошло почти два века, и теперь исследователи знают о динозаврах куда больше, чем представляли в самых смелых мечтах создатели скульптур, расположившихся сегодня в Парке Хрустального дворца. Сегодня в наших познаниях о динозаврах происходит новая революция. В результате нам приходится отказываться от некоторых популярных взглядов на этих древних животных.

Последние несколько лет ученые добывают по пять десятков новых окаменелостей динозавров в год – полвека назад о таких темпах и помыслить было нельзя. Постоянно пополняемый бестиарий включает животных всех размеров, от крошечных летунов с крыльями, как у летучих мышей, до длинношеих растительноядных, крупнейших обитателей суши в истории Земли.

Медицинские томографы, ускорители частиц и методы химического анализа позволяют исследователям виртуально отделять камень от кости и увидеть мельчайшие признаки окаменелостей. «Золотой век открытий динозавров наступил прямо сейчас», – говорит палеонтолог из Эдинбургского университета Стив Брусатти.

Ничего удивительного, что интерес к динозаврам и не думает спадать. На протяжении 150 миллионов лет они царили на Земле на всех нынешних семи континентах. Динозавры были чрезвычайно успешными животными. По оценке Брусатти и его коллег, на сегодня описано более 1100 видов динозавров, и это лишь малая их часть, поскольку окаменение остатков происходило не везде, а лишь в определенных условиях. При этом история динозавров не прерывалась. Ведь, когда 66 миллионов лет назад астероид врезался в мексиканский полуостров Юкатан, истребив три четверти живых существ на Земле, одна группа динозавров уцелела: это пернатые создания, которых мы называем птицами.

Наука начала систематически изучать динозавров только в 1820-е годы, но то, что мы уже узнали, позволяет понять, как постоянно меняющиеся условия на нашей планете влияют на наземных животных. Континенты раскалывались и вновь соединялись, становилось то жарче, то холоднее, уровень моря повышался и понижался, а динозавры все жили. Какие уроки мы можем извлечь из их реакции на изменения окружающей среды и умения адаптироваться? Для ответа на столь глобальные вопросы нужно искать окаменелости по всему миру, и в наши дни палеонтологи работают продуктивно, как никогда.

Один из самых богатых на новые находки регионов мира – Северная Африка. Когда плавишься от сорокаградусной жары в марокканской Сахаре, сложно представить, что когда-то здесь текли реки. Однако исследователь National Geographic Низар Ибрагим и его команда много лет раз за разом возвращаются сюда в поисках одного из самых удивительных динозавров из всех когда-либо открытых: речного монстра Spinosaurus aegyptiacus.

Первого спинозавра нашли в Египте в 1910-е годы; тот экземпляр хранился в Германии и погиб в одной из бомбежек Второй мировой войны. Тем не менее дошедшие до нас описания в полевом журнале, зарисовки и фотографии, а также фрагменты костей и зубов, найденные в том же ХХ веке, указывали на то, что это загадочное создание с гребнем на спине было как-то связано с водой. К примеру, конические зубы спинозавра отлично подходили для ловли рыбы, и палеонтологи предположили, что он, бродя по мелководью, выхватывал рыб из воды. И в 2014 году Ибрагим с коллегами произвели сенсацию: описав часть скелета спинозавра, найденную в Марокко, они заявили, что их находка свидетельствует об одном – этот ящер проводил большую часть жизни в воде.

Желая подкрепить свои утверждения, Ибрагим и его команда при поддержке Национального географического общества вернулись на место находки в 2018 году в надежде обнаружить новые фрагменты скелета спинозавра. Раскопки шли тяжело, но все же палеонтологи наконец-то стали откапывать позвонок за позвонком (иногда от одного до другого было всего несколько минут или сантиметров) из хвоста спинозавра. Участники раскопок пришли в такой восторг от изобилия окаменелостей, что стали выстукивать ритм геологическими молотками и запели.

Вырытый ими хвост, напоминающий пятиметровое весло (его описание было опубликовано в этом году в журнале Nature), – самое недвусмысленное приспособление к водному образу жизни из всех, что когда-либо удалось обнаружить у крупного хищного динозавра. «Эта находка станет символом, визитной карточкой африканской палеонтологии», – заявил Ибрагим.

История находки спинозавра, с ее пустынным антуражем и тайнами, словно взята из сценария приключенческого фильма. Дальнейшее изучение окаменелого хвоста показывает, как преобразились исследования динозавров в последние годы.

В ходе работы Ибрагим отправился из Касабланки в Кембридж, а точнее, в лабораторию биолога Джорджа Лаудера в Гарвардском университете. Лаудер признается, что он не палеонтолог, а специалист по передвижению животных в воде: с помощью роботов и высокоскоростных камер Джордж изучает, как именно они плавают.

Чтобы протестировать движение спинозавра, Лаудер прикрепляет 20-сантиметровую копию хвоста, сделанную из оранжевого пластика, к металлическому стержню, подсоединенному к силовому преобразователю стоимостью в 5 тысяч долларов – части роботизированного «хвостового плавника», подвешенного к потолку. Хвост опускают в воду, где он оживает и начинает хлестать из стороны в сторону, а данные от него поступают на стоящие неподалеку компьютеры.

Результаты экспериментов показывают, что хвост спинозавра производил в воде тягу в восемь с лишним раз мощнее, чем хвосты его сухопутных родичей. Зверюга длиннее тираннозавра, похоже, плавала по рекам, как крокодил. «Все началось с того, что один палеонтолог, специалист по динозаврам связался с другим палеонтологом, а тот – со специалистом по биороботам-рыбам, – говорит руководитель эксперимента, палеонтолог из Гарварда Стефани Пирс. – Для ультрасовременных научных исследований приходится собирать команду профессионалов из самых разных областей».

Такие междисциплинарные эксперименты – обязательная часть исследований динозавров. Современные компьютеры позволяют ученым обрабатывать огромные массивы данных об особенностях строения скелета и строить генеалогическое древо разных динозавров. Пристальное исследование костяных срезов толщиной с бумажный лист позволяет узнать все подробности скачков роста – когда они начинались и сколько времени продолжались. А с помощью тех же компьютерных моделей, которые служат для прогнозирования климатических изменений, палеонтологи могут виртуально обрушить на Землю астероид, сымитировав тот, что упал 66 миллионов лет назад, и посмотреть, как сокращается среда обитания динозавров.

Мало какие технологии так изменили наши взгляды на динозавров, как компьютерная томография. «Теперь мы можем загрузить все эти кости в компьютер и делать там с ними что угодно, – говорит палеонтолог из Университета Огайо Лоуренс Уитмер. – Достраивая недостающие фрагменты, проводя испытания на прочность, мы лучше понимаем, как функционировали эти животные».

К тому же МРТ покончила с печальной дилеммой, стоявшей перед палеонтологами раньше: нужно ли жертвовать отпечатками мягких тканей, чтобы добраться до костей. Теперь можно отделить кости от камня в виртуальной реальности. «Поневоле задаешься вопросом, сколько всего осталось незамеченным или ушло в отвал», – сетует Марк Уиттон, палеохудожник из Портсмутского университета (Великобритания).

Новые технологии принесли целую лавину открытий. Недавно Уитмер с помощью МРТ показал, что у основных групп динозавров в ходе эволюции возникли своеобразные системы кондиционирования, которые не давали мозгу перегреваться. У закованных в броню ящеров, таких как, например, анкилозавр эуплоцефал, носовые каналы развились в целый лабиринт вентиляционных трубок, которые позволяли животному избавляться от излишков тепла при дыхании, и охлаждали кровь, идущую к мозгу. А вот крупные хищники, например тираннозавр, сбрасывали избыточное тепло с помощью больших пазух в морде. Подобно кузнецу, работающему с мехами, динозавр напрягал челюсти, загоняя воздух в пазухи, а потом выталкивал его обратно, благодаря чему влага в них испарялась, отводя тепло.

Томография дает представление о передвижении динозавров и о том, как изменялся их организм в процессе роста. Основываясь на рентгеновской видеосъемке и компьютерной анимации аллигаторов и птиц, Райан Карни из Университета Южной Флориды в 2016 году построил трехмерную модель, которая показала, что пернатый динозавр археоптерикс мог самостоятельно взлетать, взмахивая крыльями. А чтобы понять, как патагонский растительноядный мусзавр рос и развивался, аргентинский ученый Алехандро Отеро собрал сканы его костей в компьютере и построил симуляцию положения тела в разные периоды жизни. Как и человеческие младенцы, детеныши мусзавра передвигались на четырех конечностях, а когда подрастали, начинали ходить более или менее прямо на двух.

Чем глубже палеонтологи заглядывают в каждый кусочек кости, тем больше драгоценных подробностей они могут добыть – а значит, им пришлось серьезно усовершенствовать свои инструменты. На северо-западной окраине французского Гренобля, на треугольном мысе, образованном слиянием рек, из смога выступает большое – длина окружности около 850 метров – серое кольцо. Эта странная конструкция – Европейская установка синхротронного излучения (ESRF) – в последние годы стала настоящей меккой для палеонтологов, благодаря одному из здешних исследователей, Полю Таффоро.

ESRF – ускоритель частиц, разгоняющий электроны почти до скорости света. Когда поток электронов делает круг по ускорителю, магниты, установленные вдоль стен, искривляют его. Эта дестабилизация заставляет час- тицы испускать мощнейшее рентгеновское излучение, с помощью которого исследователи изучают новые материалы и лекарства. А Таффоро с помощью этого ускорителя заглядывает в глубь окаменелостей, которые не по зубам обычному томографу, и получает снимки такого высокого разрешения, какое недоступно для МРТ. Современные приборы, с помощью которых изучают окаменелости, могут различать детали размером в сто с лишним раз меньше красной кровяной клетки.

Деннису Футену из Уппсальского университета (Швеция) мощь ESRF и вовсе позволила совершить чудо: с помощью рентгеновского луча Футен виртуально разрезал окаменелость археоптерикса и в мельчайших подробностях рассмотрел поперечное сечение костей. Поскольку кости должны выдерживать большую нагрузку при полете, их геометрия может рассказать, как именно животное летало.

Хотя анатомия археоптерикса не позволяла ему взмахивать крыльями так, как это делают сегодняшние птицы, поперечное сечение костей его крыльев весьма схоже с таковым у нынешних фазанов – птиц, совершающих короткие перелеты. Открытие позволяет представить, как археоптерикс, являющий собой классический пример перехода от динозавров к птицам, перепархивал с места на место на юрских архипелагах, где обитал 150 миллионов лет назад.

Кими Шапелл из Витватерсрандского университета (ЮАР) использовала ESRF, чтобы заглянуть внутрь древнейших из найденных яиц динозавров – яиц южноафриканского растительноядного массоспондила. Рентгеновские лучи позволили ей реконструировать черепа эмбрионов, вплоть до крохотных зубов, которые либо выпадали, либо рассасывались до вылупления. Такие протозубы есть у эмбрионов современных гекконов, хотя ближайший общий предок гекконов и динозавров жил более четверти миллиарда лет назад. Так гекконы помогли сделать вывод, что эмбрионы массоспондилов погибли, проведя в яйцах три пятых положенного времени, более 200 миллионов лет назад. «Теперь они стали для меня куда более реальными», – признается Кими.

Каждую весну, когда по всей китайской столице расцветают вишни и сливы, Пекинский институт палеонтологии позвоночных и палеоантропологии приветствует свой собственный символ бренности сущего. Цзинмай О’Коннор любуется этой сценой: горгульи в виде голов древних рыб, динозавров и саблезубых кошек смотрят со стен главного здания на смеющихся школьников. «Это почти как палеонтологический Диснейленд», – замечает Цзинмай.

Внутри, однако, институт больше похож на машину времени, чем на парк развлечений. С 1990-х крестьяне, ученые и торговцы ископаемыми остатками, работающие в северо-восточной китайской провинции Ляонин, свозили сюда сотни окаменелостей.

Прекрасная иллюстрация постоянно меняющихся представлений о динозаврах – скансориоптеригиды (язык сломаешь!) – малоизвестная группа динозавров юрского периода. Раньше считалось, что десятисантиметровые пальцы были нужны этим животным размером с ворону, чтобы извлекать из-под коры насекомых. Однако в 2015 году ученые из Пекинского института описали представителя этой группы, который оказался тупиковой ветвью эволюции полета. В отличие от всех сородичей, у динозавра и ци были перепончатые крылья, как у летучей мыши, крепившиеся на длинных пальцах и костяных отростках на запястьях. «Вот так один очень важный экземпляр, можно сказать, перевернул все наши представления», – резюмирует О’Коннор.

Не только китайские окаменелости сохраняют следы самых разных тканей. В 2014 году исследователи сообщили о редкой находке на западе Канады: там обнаружили гадрозавра Edmontosaurus regalis с гребнем из мумифицированной плоти. Этот динозавр известен ученым без малого 100 лет, но никто и не подозревал, что у него было такое украшение. Окаменелости и раньше показывали, что выступающие части тела у динозавров, как и у современных животных, служили для того, чтобы опознавать сородичей, привлекать особей противоположного пола и отстаивать свой социальный статус.

Порой исследователи могут даже делать выводы о химических особенностях некоторых тканей животных. В 2008 году группа ученых под руководством Якоба Винтера, работающего сейчас в Бристольском университете (Великобритания), установила, что меланосомы, крошечные внутриклеточные мешочки, наполненные пигментом меланином, могут фоссилизоваться – окаменевать. Это открытие позволило сделать небывалое, – определить, какого цвета были кожа и перья динозавров, исходя из формы, размера и расположения меланосом. Тут, правда, есть оговорки: окраску формирует не только меланин, но и другие пигменты. Тем не менее новейшие открытия поражают: оказывается, у пернатого динозавра анхиорниса, жившего на территории современного Китая, был красноватый гребешок; у древнего цератопса пситтакозавра кожа была красно-коричневого цвета – древняя защитная окраска динозавров. В 2018 году международная группа ученых сообщила, что перья цайхуна, который жил там же, где и и ци, переливались всеми цветами радуги.

Вероятно, преодолеть бездну времен удалось и другим частям живых организмов. В 2000-х палеонтолог из Университета штата Северная Каролина Мэри Швейцер произвела сенсацию, обнаружив, что в окаменелостях некоторых динозавров (среди них были и тираннозавры) сохранились клетки, кровеносные сосуды и, может быть, даже следы белков. С тех пор Швейцер и другие ученые, которых, к слову, становится все больше, задаются вопросом, как такие биологические структуры могли уцелеть – и что благодаря им можно узнать.

Ясмина Виманн, аспирантка Йельского университета, в своей лаборатории размалывает кусочек кости аллозавра для анализа. Она пересыпает порошок в пробирку и просит меня налить туда раствор кислоты: я смотрю, как он шипит, пенится и приобретает темно-коричневый цвет. Под микроскопом в получившемся осадке видны пористые красно-коричневые кусочки, пронизанные черными изогнутыми полосками. Я не верю своим глазам. Эта коричневая жижица когда-то была богатой белком тканью. А изогнутые полоски – контуры клеток кости, клеток, живших более 145 миллионов лет назад в теле зубастого десятиметрового хищника юрского периода. За миллионы лет тепло и давление часто трансформирует эти микроскопические остатки. Но, даже несмотря на свое измененное состояние, такой материал содержит бесценные сведения о жизни и поведении динозавров.

В работе, опубликованной в 2018 году, Ясмина Виманн показала, что, если некоторые яйца динозавров осветить лазерным лучом, в отраженном свете можно обнаружить следы разрушенных протопорфирина и биливердина – соединений, которые придают яйцам современных птиц цвет и крапчатость. Когда такому анализу подвергли окаменевшие яйца дейнониха, родича велоцираптора, выяснилось, что они имели голубой оттенок – на основании чего можно предположить, что, как и современные птицы, чьи яйца имеют схожий цвет, дейноних устраивал гнезда на открытом воздухе и высиживал там птенцов.

А вот окаменелые эмбрионы протоцератопса, обнаруженные в Монголии, и мусзавра из Патагонии находились в свое время в яйцах с кожистой оболочкой. Открытие говорит не только о том, что эти динозавры закапывали яйца в землю, как современные морские черепахи, но и о том, что у первых динозавров яйца были такими же мягкими. Данный факт задает новый поворот в  эволюционной истории динозавров, так как позволяет предположить, что твердая скорлупа яиц, которая встречается у множества представителей всего надотряда динозавров, не была унаследована ими от единого предка – на самом деле этот признак независимо возник как минимум трижды.

Научные достижения позволяют узнать много нового, но в первую очередь они показывают нам, что динозавры не были скучными страшилищами, какими их порой изображают в поп-культуре. Они привлекали представителей противоположного пола с помощью замысловатых украшений и боролись с соперниками за свой социальный статус. Они страдали от переломов и инфекций. Их жизнь была такой же разнообразной, полной и лихорадочной суеты, и будничных забот, как жизнь птиц у нас за окном.

Озарение приходит, когда я иду по лаборатории Барт-Анджана Баллара. Доцент Йельского университета пытается понять, как динозавры превратились в птиц. В 2012 году Баллар обнаружил, что птичьи черепа с точки зрения физического развития являются вариациями черепов молодняка динозавров. Кости черепа у молодых динозавров тонкие и гибкие; именно эти качества позволили птицам обзавестись клювами. Баллар также показал, что если заблокировать ключевые молекулярные пути клюва, то голова эмбриона цыпленка станет похожа на голову археоптерикса.

На изображении, сделанном с помощью микроскопа, крыло эмбриона перепелки не отличить от передней конечности динозавра-дромеозаврида, вплоть до мышц и костей. Изучив «план строения» птичьего тела, Баллар нашел и другие яркие примеры того, как эмбрионы птенцов фактически воплощают собственную эволюционную историю. Вот он показывает мне полученное с помощью микроскопа изображение крыла эмбриона перепелки, которое выглядит в точности так же, как передняя конечность представителя семейства дромеозаврид. «Смотрите! Это же дейноних!» – восклицает Баллар, указывая на экран ноутбука. Только ближе к вылуплению конечность перестраивается и становится похожей на привычное нам птичье крыло.

Я покинул Йель, но маленькая перепелиная лапка еще долго стоит у меня перед глазами. Я давно пишу о динозаврах и привык думать о них в прошедшем времени. Но они до сих пор с нами – в виде призраков, прячущихся внутри яиц своих потомков, птиц. Связи между прошлым и настоящим становятся еще отчетливее в Лондоне, когда подходит к концу наша прогулка по Острову динозавров. Мир древних ящеров погиб в астероидной вспышке; динозаврам Хрустального дворца грозит более медленная смерть. Скульптуры включены в список культурного наследия Соединенного Королевства, но из-за недостаточного ухода они потрескались во многих местах.

Я спрашиваю Сюзанну Мейдмент, каким был бы парк, если бы его создавали сегодняшние палеонтологи. Моя собеседница дает изящный ответ: она бы поселила здесь птиц. Как раз в этот момент у нас над головой пролетает и шумно садится на воду стая чаек. «Видите ли, динозавры – это самая разнообразная группа из ныне живущих наземных позвоночных, – говорит Сюзанна. – Никуда они не исчезли».

https://nat-geo.ru/science/paleontology/realnye-dinozavry-kakimi-oni-byli-na-samom-dele/