Эти гениальные птицы

Головной мозг — тяжелый по массе и чрезвычайно ресурсоемкий орган, уступающий по энергозатратности только сердцу. Крошечные нейроны в процессе создания и поддержания работы потребляют примерно в десять раз больше энергии относительно своего размера, чем другие клетки тела, поэтому обеспечение их развития и функционирования — дорогостоящее удовольствие. Неудивительно, что природа сократила у птиц объем серого вещества, думали мы. «Иронично, что за свою способность летать, которой мы так восхищаемся у птиц, те заплатили эволюционную цену в виде более низкого интеллекта по сравнению с млекопитающими», — писал известный натуралист Питер Маттиссен. Иначе говоря, птицы предпочли решать проблемы, не полагаясь на собственный ум, а улетая от них, считали мы.

Полет — действительно трудоемкое дело. Птица размером с голубя во время полета расходует примерно в десять раз больше энергии, чем в состоянии покоя. У маленьких птичек, таких как вьюрок, короткие перелеты с частым маханием крыльями отнимают энергии почти в 30 раз больше. (Для сравнения: расход энергии при плавании у водоплавающих птиц, таких как утка, превышает энергозатраты в состоянии покоя всего в три-четыре раза.) Чтобы удовлетворить ограничительным условиям полета, природа действительно постаралась облегчить нагрузку для птиц, наделив их максимально прочным, но легким скелетом. Некоторые кости слились, некоторые вообще были устранены. Тяжелым, зубастым челюстям пришел на замену легкий клюв, состоящий в основном из кератина. Кости крыльев стали воздушными, почти полыми, но укрепились изнутри каркасом из костных перекладин, чтобы предотвратить возможные деформации. Другие кости, наоборот, стали более плотными, даже плотнее, чем у млекопитающих. Это касается костей ног и мощной грудной клетки, к которой крепятся крылья. (При движении вниз птичье крыло производит достаточно силы, чтобы поднять в воздух двойную массу тела птицы.) Изучив гены, задействованные в формировании скелетной системы птиц, биологи обнаружили в два раза больше генов, отвечающих за реконструкцию и резорбцию костей, чем у млекопитающих. Бóльшая часть птичьих костей полые и тонкостенные, но поразительно жесткие и прочные. Иногда это приводит к парадоксальным результатам: у фрегата с размахом крыльев более двух метров скелет весит меньше, чем оперение.

Эволюция нашла и другие способы упростить или полностью устранить ненужные части тела. У птиц нет мочевого пузыря[9]. Печень сократилась до полуграмма. Сердце у птиц, как и у млекопитающих, четырехкамерное и с двумя желудочками, но очень миниатюрное и бьется несравнимо быстрее (от 500 до 1000 ударов в минуту у черношапочных гаичек по сравнению с 78 ударами у человека)[10]. Их дыхательная система пропорционально намного больше, чем у млекопитающих, и составляет одну пятую от объема тела по сравнению с одной двадцатой у последних, и она намного эффективнее. Их «сквозные» легкие, заключенные в жесткий каркас туловища, всегда сохраняют одинаковый объем (в отличие от легких млекопитающих, которые расширяются и сокращаются внутри подвижной грудной клетки) и соединены со сложной сетью воздушных мешков, в которых находится воздух за пределами легких. В отличие от большинства рептильных родственников, птицы оставили себе только один яичник с левой стороны; правый был утерян в процессе эволюции[11]. Половые органы птиц увеличиваются только в сезон размножения; в течение большей части года их семенники, яичники и маточные трубы уменьшаются до минимальных размеров.

Сокращение птичьего генома также может быть следствием адаптации к полету. Птицы обладают самым маленьким геномом среди всех амниот — так называется группа животных, включая рептилий и млекопитающих, которые первоначально откладывали яйца на суше. Геном типичного млекопитающего содержит от одного до восьми миллиардов пар оснований, тогда как у птиц эта цифра колеблется на уровне миллиарда, что получилось в результате значительного уменьшения количества повторяющихся фрагментов и множества делеций, то есть утрат участков ДНК в ходе эволюции. Вероятно, сокращение генома позволило предкам птиц гораздо быстрее корректировать свои гены, адаптируясь к сложности полета.

ЭТА ЭКОНОМИЧНАЯ во всех аспектах структура сформировалась в результате уникального эволюционного процесса, который начался еще у динозавров и привел к их превращению в современных птиц.