Палеонтологи впервые взглянули на мозг динозавра. Впервые обнаружен замороженный мозг динозавра Какой вид динозавров маленький мозг

Окаменелости динозавров - это не всегда минерализованные остатки костей. Ученые могут обнаружить отпечатки ступней, очертания «руки» или крыла.

Иногда палеонтологам удается найти останки тканей динозавра, в том числе кожи и капилляров. И, как выяснилось из невероятной специальной публикации Лондонского геологического общества, иногда можно обнаружить даже мозг!

Как была сделана находка

Охотник за окаменелостями, работая возле Сассекса на юго-востоке Англии почти десять лет назад, наткнулся на небольшую коричневую гальку. После того как группа палеонтологов провела анализ, оказалось, что эта галька на самом деле была окаменелыми мягкими тканями мозга игуанодона - травоядного динозавра, жившего около 133 млн лет назад, в начале мелового периода.

Важно отметить, что это первый пример находки окаменелой ткани мозга динозавра. Хотя первоначальной биологической ткани как таковой больше не существует, невероятно хорошо сохранились сложные детали структуры органа, которые исследователи называют «минерализованными призраками».

Что показал анализ

Подробный анализ также показал, что также были прекрасно сохранены окаменелые остатки нитей кровеносных сосудов, коллагеновых сетей, капилляров и даже внешних слоев нервной ткани.

Соавтор исследования доктор Алекс Лю, палеонтолог из Кембриджского университета, сказал, что ткани мозга «являются одними из наименее вероятных тканей наземных позвоночных, которые могут быть найдены окаменелыми».

Этот несчастный динозавр, кажется, умер возле трясины или топи, почва которой была кислой и обедненной кислородом. Его мозг был, по существу, «замаринован» бактериями, а мягкие ткани минерализовались, прежде чем он исчез.

Особенности вида

Появившись спустя 20 миллионов лет после того, как дебютировали четвероногий стегозавр и птичий, размерами не превышающий ворона, археоптерикс, игуанодон был лесным, громоздким, двуногим животным, которое питалось низменной растительностью и отбивалось от хищников с помощью необычных шипов. Он принадлежал к орнитисхиям - это динозавры, которые не имели истинных наследственных форм их предков птиц. Несмотря на это, ученые отмечают, что мозг этого травоядного, как представляется, очень похож на птичий. Кроме того, он имеет некоторые морфологические сходства с современными крокодилами.

Разоблачительные открытия

Современные рептилии имеют относительно маленький мозг, причем половина пространства черепной полости в настоящее время поглощается пазухами, которые служат в качестве дренажной системы крови. Любопытно, что ткань в мозгу этого игуанодона предположительно оказывала давление прямо против скелетной структуры. Это может свидетельствовать о том, что мозг динозавров мог быть намного больше, чем предполагалось ранее.

Кажется, что мозг этого динозавра был более похож на мозг современных птиц тем, что он заполнил большую часть соответствующего отдела черепа.

Тем не менее вполне возможно, что драматическая гибель динозавра сдвинула мозг, заставляя его сохраниться в непривычном месте, тогда как на самом деле он мог быть расположен дальше. Не видя его долей, ученые не могут быть уверены в истинном размере этого мозга.

В память о профессоре

Ведущий автор исследования, профессор Мартин Брайзер из Оксфордского университета, (который погиб в автокатастрофе в 2014 году) также исследовал это невероятное ископаемое, и эта публикация ученых была посвящена работе его жизни.

«Профессор Брайзер был очень благосклонным коллегой, и было привилегией работать над публикацией документа по этому объекту в память о нем», - сказал соавтор исследования д-р Рассел Гарвуд, палеонтолог из Университета Манчестера.

Ученый, без сомнения, был бы в восторге, если бы смог увидеть последнюю часть открытия, которая оказалась действительно разоблачительной. В конце концов, возможно, нет лучшего способа выяснить, каков интеллект динозавра, чем изучить его мозг.

Динозавры и доисторические животные

Более столетия назад американский палеонтолог Отниел Марш, впервые исследовавший полный скелет гигантского динозавра, с изумлением констатировал: "Весьма небольшие размеры головы и мозга говорят о том, что пресмыкающееся было глупым и медлительным животным...". Это мнение настолько укоренилось, что даже в обиходе слово "динозавр" стало синонимом древности и тупости. Однако в отношении многих видов этих животных такая оценка несправедлива: достаточно вспомнить проворство и ловкость небольших хищных динозавров или общительность утконосых ящеров.

У хищного динозавра заурорнитоида мозг был довольно большим, почти таким же, как у млекопитающих или птиц. Выемки мозговых полостей черепа свидетельствуют о том, что участки мозга, отвечающие за зрение, обоняние или сложные виды движения, такие как балансирование, осязательные и хватательные функции, были достаточно хорошо выражены и достигали больших размеров.

Судя по форме мозговой полости черепа, хорошим зрением, слухом и обонянием отличались и утконосые динозавры. Именно эти чувства были особенно необходимы растительноядным ящерам, не имеющим панциря, чтобы своевременно распознавать врага.

Самый маленький мозг, по сравнению с размерами тела, был у панцирных и колючих динозавров. Стегозавр размером со слона имел мозг всего с грецкий орех! Неужели этого было достаточно? В бедренной области позвоночника находилась еще одна, более крупная полость для нервного центра. Может быть, это утолщение спинного мозга представляло собой второй мозг, как утверждают отдельные исследователи? Конечно же, нет. Это был лишь обычный центр управления нервными путями задней части тела и хвоста. У большинства позвоночных животных с длинными хвостами спинной мозг имеет в этом месте заметное утолщение. А у стегозавров хвост был не просто огромным, длиннее всего тела, но еще и выполнял жизненно важную функцию - служил орудием защиты. Чтобы при целенаправленном ударе можно было точно управлять всеми мускулами хвоста, нужна была достаточно развитая нервная система в начале хвоста.

Однако настоящим мозгом является лишь тот, что заключен в черепе. И, видимо, динозавру, безмятежно пасущемуся под защитой своих грозных шипов, такого мозга было вполне достаточно, ведь колючие динозавры просуществовали многие миллионы лет.

Есть одна гипотеза о наличии двух видов мозга у некоторых видов динозавров — это обычный головной мозг и так называемый «задний» мозг, расположенный в районе таза животного. Предположительно, двойной мозг мог быть у зауроподов и стегозавров. Самым ярким представителем этой особенности называют диплодока-гиганта, который был вооружен бронированными треугольными пластинами.

На самом деле, никто и никогда не видел ни живого динозавра, ни его мозга, то ли переднего, то ли заднего. В арсенале у палеонтологов только окаменевшие скелеты или же их части. Всё же, что навело на мысль о заднем мозге?

Всё просто. У вышеупомянутых видов динозавров есть интересная особенность строения, а именно — расширение спинного канала в области таза. Если бы эта полость была заполнена обыкновенной нервной тканью, то по обьему «задний» мозг превысил бы объём переднего в 15 — 20 раз. Вот тут-то и начинаются вопросы, на которые не смог ответить создатель этой теории американец — исследователь динозавров Гофониил Марш в 19 веке. Сегодня специалисты отвергают теорию Марша и утверждают, что в расширенном тазовом канале находилось не мозговое вещество, а гликогеновое тело, состоящее из нервных волокон. Но эти волокна несли в себе гликоген, т. е. большое содержание полисахаридов. Вывод такой — это никакой не мозг, а источник, который даёт нервной системе динозавра дополнительную энергию. Кстати, у птиц также есть гликогеновое тело, и, не удивительно, — ведь динозавры были их предками.

Существует ещё одна теория о втором мозге у древнего ящера, но в ней автор второй мозг помещает в живот особи. Вопрос — для чего? Ответ: животное — огромное, сигнал от мозга к хвосту идёт не так быстро, а спасаться надо. Рудиментарные руки — лапы уже не помогают в экстремальной ситуации, значит, животное приспосабливается и создаётся орган, позволяющий управлять хвостовой частью тела. Сделаем вывод — наличие в животе нейромедиаторов вполне могло быть в действительности.

Динозавры, хоть и давно вымершие, известны своими охотничьими способностями, но в меньшей степени - интеллектом. Отчасти это связано с тем, что у многих видов были относительно маленькие мозги. Их головы, защищенные плотными тканями, практически не оставляли места для серого вещества. Однако недавнее обнаружение первых окаменевших тканей мозга динозавра ставит под вопрос эту картину.

Окаменевший мозг был обнаружен на пляже возле Бексхилла в Сассексе, Англия. В нем сохранились ткани мозга крупного травоядного динозавра типа игуанодона, одного из первых идентифицированных видов динозавров. Найденное среди скал, которые сложились во время раннего мелового периода около 133 миллионов лет назад, ископаемое представляет собой эндокаст (мозговую полость), которая сформировалась по мере того, как слои осадочных пород постепенно засыпали череп.

Окаменелости эндокаста находили и раньше, но что необычно в этом образце, так это то, что минерализировался внешний миллиметр мозговых тканей. Следовательно, в окаменелости сохранились некоторые структуры исходных тканей. Изучив окаменелости с помощью сканирующего электронного микроскопа (этот мощный микроскоп позволяет визуализировать очень малые структуры), ученые смогли исследовать эти структуры в мельчайших подробностях.

В ходе исследования удалось обнаружить мозговые оболочки, жесткие коллагеновые наружные мембраны, защищающие мозг. Также крошечные кровеносные сосуды сохранились в виде трубок, проходящих по поверхности образца. Есть даже намеки на более глубокие ткани, которые могли образовать часть коры головного мозга, функциональной части мозга, содержащей нейроны.

Ученые полагают, что такой уровень сохранности был достигнут благодаря «маринованию» тканей мозга перед тем, как они минерализовались, возможно, после того, как динозавр умер в кислом водоеме с низким содержанием кислорода. Мягкие ткани сохранились, благодаря фосфатам и железным минералам, и сканы КТ (компьютерной томографии) показали, что ископаемые также содержат осадки, а также фрагменты листьев, веток и кости.

Все вместе эти наблюдения создают картину динозавра, умирающего в прилично заросшей, болотистой среде. Его голова, вероятно, были похоронена в осадке реки или озера, а недостаток кислорода позволил тканям мозга минерализоваться до того, как они полностью разложились.

Хотя в том, что у динозавров были мозги, нет ничего удивительно, поразительно, как они умудрились сохраниться на протяжении многих миллионов лет. Теперь, когда мы знаем, что мозг динозавра мог сохраниться таким образом, мы будем ждать новых открытий и находок других образцов, сохраненных аналогичным образом.

Динозавры с птичьим мозгом

Это образец может также раскрыть информацию о размере мозгов динозавров, который рассматривается некоторыми учеными как примерный индикатор их интеллекта. Мозги современных рептилий вроде крокодилов зачастую окружены плотными защитными тканями. Ранее ученые уже предполагали, что мозги динозавров могут быть похожи, и собственно ткани мозга занимают не больше половины объема черепной коробки.

Однако окаменевший мозг показал, что у игуанодона защитные мембраны были всего миллиметровой толщины. Следовательно, мозг динозавра должен был занимать большую часть черепной коробки, как у современных птиц. Это, в свою очередь, может означать, что у игуанодона был более высокий интеллект, чем предполагали раньше. Выходит, иметь «птичий мозг» не так уж и плохо. Впрочем, возможно, осадочные породы раздавили защитный слой, сделав его тоньше, чем он был на самом деле.

Динозавры, как известно, слывут тупоголовыми колоссами доисторических времен. Но так ли это было на самом деле, а если так, то каким же образом им удалось пережить несколько геологических эпох?
Тупость динозавров давно стала притчей во языцех. Согласно одним предположениям, у них было даже два мозга, а по другим, они были существами на редкость тупоголовыми, отчего и вымерли. Однако наличие крупного мозга далеко не всегда играет определяющую роль в успешной биологической эволюции. Те же исследования показывают, что динозавры различались как по объёму мозга, так и по уровню интеллекта. Некоторые из них были менее сообразительны, другие же не уступали в уме многим современным млекопитающим.

У стегозавра мозг был размером с орех и весил около 75 г, а некоторые нервные клетки, сообщавшиеся с дальними частями тела, превышали в длину 3 м. Нервная регуляция у него происходила скорее всего с такой же скоростью, как у всякого холоднокровного, хотя подобное предположение остаётся спорным.

Нервная система.

Динозавры относятся к позвоночным — значит, и нервная система у них была как у всех позвоночных. А центры нервной деятельности у всякого позвоночного расположены в головном мозге, связанным со спинным, который представляет собой длинную стержневидную структуру из нервных тканей, проходящих через внутреннюю полость позвоночного столба. От спинного мозга нервные волокна разветвляются по всему телу, поглощая информацию от различных органов чувств и посылая следом за тем соответствующие сигналы, стимулирующие мышечную деятельность. У всех позвоночных ключевую роль в стимулировании и координации движений тела играет головной мозг. Впрочем, некоторые, так называемые непроизвольные, движения вызываются без непосредственного участия головного мозга. К примеру, стоит нам наступить на какой-нибудь острый предмет, как наша нога тут же невольно отдёрнется по автоматическому ответному сигналу из спинного мозга. От подобных реакций нередко зависит жизнь, но чем крупнее животное, тем медленнее проходят нервные импульсы по телу. К примеру, у современных пресмыкающихся такие сигналы проходят по нервным волокнам со скоростью больше 40 м/сек и вызывают практически мгновенную ответную реакцию. Однако у крупных динозавров рефлекторные импульсы проходили по нервным волокнам несколько метров, вследствие чего ответная реакция наступала с некоторым опозданием. В результате такого отставания во времени, вероятно, и создаётся впечатление, будто у тех же стегозавров и некоторых других динозавров имелся так называемый «второй мозг». В действительности же то был не собственно мозг, а крупный центр регуляции автоматических реакций.
На этом рисунке схематично представлены головной мозг стегозавра и соседние с мозгом структуры. Слуховое отверстие расположено сзади, а округлости сверху — это часть внутреннего уха и двигательного центра.

Относительный объём мозга.

В черепах динозавров нередко обнаруживаются полости, занимаемые головным мозгом, что позволяет рассчитать его объём и получить соответствующее компьютерное изображение или же сперва заполнить полость жидкостью, а после определить его объём. Таким образом, у одних динозавров головной мозг был размером с виноградину, а у других — с грейпфрут. При проведении подобных измерений необходимо учитывать и объём тела динозавра: чем крупнее животное, тем больше треубется нервной ткани, чтобы его контролировать. На примере современных животных учёные установили точное соотношение между весом головного мозга и общим весом тела животного. Применительно к человеку подобное соотношение выглядит так — 1:40, а к средних размеров собаке — 1:125. Что же касается стегозавра, оно составляет 1:50000, из чего явствует, что эти животные и впрямь не отличались большим умом. С другой стороны, у маленьких птиц подобное соотношение намного выше — 1:12, из чего следует, что они должны быть умнее человека. Впрочем, для измерения интеллектуального уровня того или иного животного больше подходит так называемый «коэффициент энцифализации», дающий более или менее ясное представление о степени умственного развития. Так, из нижеприведённой таблицы явствует, что среди динозавров этот показатель самый низкий у зауропод, поскольку он составляет 0,2, в то время как у мелких теропод он равен 5,5. Что до млекопитающих, то здесь лидирует человек — с показателем 7,4. Как бы то ни было, это мало что даёт для полного представления об умственных способностях динозавров, поскольку учёные не имеют возможности сравнить непосредственно всех представителей различных групп доисторических животных.
Толстоголовый динозавр, или пахицефалозавр, судя по размерам головы, должен был обладать крупным мозгом, но это только на первый взгляд, поскольку большую часть черепной коробки занимали толстые кости.

Инстинкты и навыки.

Принимая в расчёт образ жизни тех же растительноядных динозавров, не удивительно, что в показательной таблице эволюционного развития они занимают самое последнее место. В отличие от хищников, у них не было надобности выслеживать и подсиживать добычу — вся их работа заключалась в том, чтобы насыщаться и переваривать пищу. С другой стороны, такие мелкие хищники, как дромицеомимы сумели выжить за счёт постепенного обретения охотничьих навыков. Так что интеллект для них был залогом самой жизни.

На этой таблице представлены общие показатели эволюционного развития динозавров и крокодилов. «Коэффициент энцифализации» выражает отношение массы мозга конкретного вида к средней массе мозга систематической группы. Применительно к динозаврам расчёт предполагаемой массы мозга производится на основании результатов изучения современных пресмыкающихся. Таким образом, «коэффициент энцифализации» даёт только общее представление об объёме мозга и, соответственно, уровне умственного развития животного. Если этот коэффициент больше 1, значит, масса мозга у животного в среднем выше по данному классу, а если меньше 1, то наоборот.