Пташиний сирінкс, за допомогою якого пернаті видають звуки, виявився повною еволюційною інновацією.
Люди, леви, олені і взагалі всі звірі видають звуки за допомогою голосових складок у гортані. Голосові складки містять голосові зв'язки зі сполучної тканини і голосовий м'яз, який ними управляє. А ось у птахів голосових складок немає.
Їхній голос ховається в іншому органі під назвою сирінкс. Якщо гортань лежить вгорі, відразу під ковткою, з'єднуючи її з трахеєю, то сирінкс знаходиться в підставі трахеї, там, де вона розходиться на дві гілки, що йдуть в легені. Сирінкс являє собою систему хрящів і сполучних мембран, на які діють спеціальні м'язи: змінюючи натягнення мембран і діаметр трубок «співочого горла», птахи виспівують різні звуки. Найдавніший сирінкс - або, точніше, те, що від нього залишилося - виявили в викопних залишках птиці віком 67 млн років; саме в той час оформилися всі сучасні групи птахів.
У біологів давно назріло питання, яка була еволюційна доля «співочого горла», придбали його різні птахи незалежно один від одного або ж він всім дістався від одного спільного предка, і як співвідноситься розвиток сирінкса з гортанню, яка у птахів теж є. Джулія Кларк (Julia Clarke) з Техаського університету в Остіні та її колеги з декількох наукових центрів США розповідають про все це у своїй недавній статті в PNAS. Дослідники порівнювали сирінкси і гортані у різних сучасних птахів і рептилій. Як відомо, птахи - прямі нащадки динозаврів і найближчі родичі нинішніх плазунів, тому походження сирінкса і його еволюційні взаємини з гортанню краще аналізувати в порівнянні з рептиліями.
Ембріологічні, генетичні та палеонтологічні дані привели авторів роботи до висновку, що у предків птахів - то ще до того часу, як птахи стали птахами - сильно розрісся один з хрящів трахеї, той, який знаходиться якраз над легенями. Ймовірно, пташиним предкам знадобилося підтримати розгалуження трахеї на два бронха, так що в ході природного відбору перевага була у тих, у кого хрящ був побільше (можливо, у них тому краще працювали бронхи і легені). Але потім навколо хряща наросли м'язи, і виявилося, що структуру можна використовувати для вокалу. За наступні мільйони років сирінкс відібрав голосові функції у гортані, і в ході еволюції перевага тепер була у тих пернатих, чиє «співоче горло» дозволяло виконувати найбільш великий репертуар звуків.
Дослідники підкреслюють, що сирінкс виявився досить рідкісним різновидом еволюційної інновації. Зазвичай, коли у групи тварин з'являється якась нова структура, то зазвичай це відбувається на основі якоїсь старої структури, яка була схожа на нову і виконувала частково схожу функцію. Найвідоміший приклад тут - поява пальців у наземних тварин на основі риб'ячих плавників.
Але у сирінкса ніякої попередньої структури на тому ж місці і зі схожою функцією не було, він виник не на місці гортані, а нижче, так що пташине «співоче горло» виявилося повною інновацією, що, як було сказано вище, в еволюції зустрінеш нечасто.
За матеріалами Science.