Слои яичной скорлупы архозавров (включая крокодилов и птиц) и черепах состоят из особых кристаллических структур, известных как единицы скорлупы. Единицы скорлупы, растущие из мембраны скорлупы, называются первичными единицами скорлупы (PEU), а те, что формируются внутри кальцитового слоя, — вторичными единицами скорлупы (SEU). Хотя в современных птичьих яйцах они встречаются редко, в яйцах динозавров SEU распространены. Из-за отсутствия глубоких исследований этой структуры учёные не уверены, имеют ли они биогенное или абиогенное происхождение.
Чтобы решить эту проблему, международная исследовательская группа под руководством доктора Чжана Шукана и доктора Чоя Сунга из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии (IVPP) Китайской академии наук провела комплексное исследование SEU в яичной скорлупе динозавров. Для этого использовались такие методы, как дифракция обратно рассеянных электронов (EBSD), поляризованная световая микроскопия (PLM) и сканирующая электронная микроскопия (SEM). Для сравнения были исследованы яичные скорлупы современных птиц, черепах и крокодилов.
Исследование показало, что кристаллографические характеристики SEU динозавров почти идентичны характеристикам PEU. Примечательно, что они также соответствовали кристаллографическим характеристикам SEU в яичной скорлупе современных черепах и крокодилов.
Кроме того, в SEU яиц динозавров обнаружено множество бороздок и пузырьков, аналогичных тем, что наблюдаются в современных птичьих единицах скорлупы. Эти бороздки и пузырьки были интерпретированы как остатки пространства, оставшегося после деградации волокон органического матрикса в процессе фоссилизации.
Эти выводы, опубликованные в журнале Science Advances, убедительно свидетельствуют о том, что SEU в яйцах динозавров являются биогенными структурами.
Также исследователи обнаружили, что в некоторых яичных скорлупах динозавров с хорошо развитыми порами SEU либо перекрывали PEU, либо росли внутри канальцев. Хотя рост этих SEU не был нарушен, оси c их кристаллов кальцита всё равно были направлены параллельно направлению роста яичной скорлупы.
Это явление ставит под сомнение «гипотезу конкуренции», выведенную из современных птичьих яиц, и показывает, что ориентация оси c единиц скорлупы, вероятно, регулируется волокнами органического матрикса, а не является результатом конкурентного роста соседних кристаллов кальцита.
Примечательно, что с точки зрения эволюционной динамики исследователи обнаружили: SEU присутствовали в яичной скорлупе зауроподов, гадрозавров и потенциальных базальных тетануров, но были заметно редки в яичной скорлупе манирапторов (включая птиц). Это говорит о том, что механизм формирования, возможно, изменился в ходе эволюции яичной скорлупы от нептичьих тероподов до современных птиц.
С макроэволюционной точки зрения SEU появляются у черепах, крокодилов, а также у орнитисхийских, зауроподовых и тероподовых динозавров, что указывает на то, что эти структуры могли эволюционировать независимо в кальцитовых слоях яичной скорлупы. Однако на молекулярном уровне биоминерализации нельзя исключать возможность глубокой гомологии SEU у всех этих групп.
Это исследование проливает свет на характеристику SEU в яичной скорлупе динозавров и предлагает новое понимание эволюционной пластичности структур яичной скорлупы.
Источник: Chinese Academy of Sciences.