Открытие микроскопических пигментных зерен в окаменелостях перьев дало возможность ученым определить окраску древних ящеров. До сих пор это считалось совершенно невозможным. Теперь же археологи могут не только увидеть далекое прошлое в реальном цвете, но и лучше понять биологию животных, а вместе с тем и проследить эволюцию пернатых.
Довольно долго динозавры считались чешуйчатыми ящероподобными животными — коричневыми, зелеными и серыми, но найденные на территории Китая останки небольших пернатых динозавров-хищников внесли некоторую путаницу в привычную картину мира древних ящеров.
«Фантастика! Пигментные зерна сохраняются, причем в любых уцелевших окаменелостях перьев», — говорит руководитель одной из команд ученых, палеонтолог Майк Бентон из университета Бристоля в Англии.
Открытие крошечных пигментных зерен впервые дает возможность ученым восстановить цветовой спектр доисторической фауны.
Датский аспирант Якоб Винтер (Йельский университет, США), ставший в 2008 году автором первой публикации об этом открытии, в настоящее время занимается реконструкцией окраски динозавров.
Для других областей археологии это открытие также важно. «Воссоздание цветовой гаммы динозавров — великолепный результат, но важнее другое: мы теперь можем рассказать многое и об их биологии», — говорит Винтер.
Расцветка помогает лучше понять образ жизни и эволюцию ящеров и, может быть, объяснить происхождение птиц. Собственно перья являются ключевой деталью, которая позволяет птицам летать, хотя выяснилось, что первоначальное их назначение не имело ничего общего с аэродинамикой.
«Рассмотрев первые длинные перья в палеонтологической иерархии, мы увидели, что для них характерно разнообразие окраски и узоров, причем задолго до возникновения аэродинамической функции оперения.
Это совершенно новая область, изучением которой мы будем заниматься ближайшие пять — десять лет», — говорит коллега Винтера, палеонтолог Джулия Кларк из университета штата Техас (США).
К мысли о воссоздании окраски ископаемых ящеров Якоб Винтер пришел к 2006 году, когда он изучал каракатиц. Каракатицы — головоногие моллюски, и зачастую в ископаемом состоянии сохраняются их внутренности — известковые раковины и чернильные мешки. Чернила состоят из молекул меланина. 
Якоб Винтер открыл, что микроскопические структуры каракатицы, которая жила 150 миллионов лет назад, в точности соответствуют меланину современных головоногих моллюсков.
Ученый понял, что меланин, который встречается у всех представителей животного мира, от насекомых до млекопитающих, может быть выявлен и в других окаменелостях.
С изучения расцветки перьев начались исследования археолога, в процессе которых стало ясно: восстановив окраску отдельных перьев у найденных в Китае динозавров, можно раскрасить и всего ящера целиком.
Меланин птичьих перьев устроен несколько по-иному, чем у головоногих моллюсков. В перьях он образуется микроскопическими элементами — меланосомами, расположенными в структурах, проходящих вдоль лучей пера.
У современных птиц различают два вида подобных структур: в одной меланосоме — вытянутые и узкие сферические «палочки», во второй — короткие круглые «эллипсоиды». Обе структуры отвечают каждая за свой цвет: «палочки» вырабатывают черный эумеланин, а «эллипсоиды» — красный феомеланин.
Якоб Винтер решил опробовать свою идею на останках окаменелой птицы с красивой короной из перьев на голове, которая жила 54 миллиона лет назад. Благодаря электронному микроскопу, с помощью которого можно увидеть структуры меньше микрона, перед ним открылось фантастическое зрелище.
«Здесь было море этих «палочек», разбросанных по всему отпечатку пера. Поразительное зрелище», — говорит ученый.
Тем не менее, признанный палеонтолог Дерек Э.- Г. Бриггс, который является наставником Винтера, не согласился с ним. Он констатировал: «Я видел подобное и раньше, это бактерии».
Профессор Бриггс написал несколько статей, в которых приводил аргументы в пользу того, что увиденные структуры — всего лишь бактерии. Бриггс знал, что ответ следует искать в Бразилии, в окаменелых перьях, имеющих черные и белые полоски. Возраст этих перьев насчитывал 100 млн лет, и если бы в черных фрагментах оказались только «палочки», структуры можно было бы считать пигментными зернами. Именно это Винтер и увидел в микроскоп.
Открывались уникальные перспективы. Ученые первым делом приступили к исследованию птичьих перьев из местечка Мессель в Германии и в 2009 году продемонстрировали первый образец из материала окаменелостей, — металлический блестящий цвет, похожий на окраску селезней.
Но определение действительной окраски динозавров по-прежнему оставалось мечтой…
В 2009 году исследовательская группа побывала в Китае, где коллеги Гао Кэцинь из Пекинского университета и Ли Куангуо из Музея естественной истории показали им целый ряд окаменелостей.
Среди них оказался и анкиорнис huxleyi с хорошо сохранившимися перьями, причем их отпечатки можно было полностью проследить до места крепления к телу.
Ученые соскребли мелкие частицы камня с 29 различных участков окаменелости и почти во всех соскобах обнаружили меланосомы.
Мэтью Шоукейем из университета Акрона в США разработал статистический метод для определения цвета оперения. Материал 36 различных перьев, распределенных на группы из 12 черных, 12 серых и 12 красно-коричневых образцов, взятых от современных птиц, Мэтью сопоставил с найденными меланосомами. Модель оказалась настолько удачной, что теперь с ее помощью 9 из 10 цветов определяются правильно.
Используя данную модель, ученые решили определить и окраску динозавра. Оказалось, что гребень на голове анкиорниса huxleyi красновато-коричневый, такие же пятна были на щеках.
Спина и крупные части тела оказались серыми, а длинные перья на крыльях и на ногах — белого цвета с черными точками на кончиках, из-за чего сбоку он казался полосатым. Это указывает на то, что длинные перья динозавра выполняли коммуникативную функцию.
Группа исследователей по другую сторону Атлантического океана приблизительно в то же время пришла к аналогичному выводу. В Бристоле Майк Бентон сообща с палеонтологом Фученг Цанем из Академии наук Китая работали над определением окраски самых древних из известных пернатых. В частности, над нитевидными щетинками, которые покрывали когда-то тело динозавра синозавроптерикса.
В дальнейшем несколько ученых сообщили, что нитевидные структуры — не перья, а волокна соединительной ткани. Вопрос так и оставался нерешенным до 2008 года, когда появилась публикация Якоба Винтера.
Таким образом, если бы в нитевидных структурах синозавроптерикса оказались пигментные зерна, то это могли быть только перья. Щетинки в самом деле оказались оперением, так как содержали круглые меланосомы и вследствие этого археологи пришли к выводу: синозавроптерикс был красновато-коричневым с белыми полосами на хвосте…
Открытие Бентона — еще один аргумент в пользу той версии, что первые перья появились не для полетов и изначально одеяние пернатых различалось многообразием расцветок и узоров. По всей вероятности, примитивное оперение, выполнявшее некое сигнальное предназначение, эволюционировало к более сложным структурам.
Что было двигателем эволюционного процесса, пока непонятно, но новые находки позволяют допустить, что оперение динозавров имело «брачную» функцию.
В 2008 году Фученг Цань и его коллеги открыли небольшого пернатого ящера, который обитал на северо-востоке Китая около 168 млн лет назад и получил имя эпидексиптерикс Ху. Этот динозавр находился в тесной родственной связи с птицами, но у него отсутствовали длинные перья на передних конечностях, которые были необходимы для того, чтобы летать.
С другой стороны, эпидексиптерикс Ху обладал четырьмя весьма длинными хвостовыми перьями, которые, по мнению Цаня, он демонстрировал самкам, подобно павлину…
Несомненно и то, что структура и картина окраски перьев были тесно взаимосвязаны между собой на генетическом уровне. Перо растет из фолликулы подобно волосу, и при переходе от простой нитевидной щетинки к центральному стержню с дополнительными лучами необходима определенная последовательность точных генетических сигналов, отвечающих за контроль роста.
Последующее добавление сигналов цвета — уже не настолько сложный процесс…
Появление способности летать было вторичным: имеющиеся перья уже позволяли мелким динозаврам спокойно перепархивать — это мнение Якоба Винтера.
Анкиорнис вполне мог быть примером промежуточного этапа между порханием и полноценной способностью летать. У ящера постепенно увеличивалась площадь оперения, длинные перья были у него даже на пальцах ног. Четыре крыла анкиорниса исполняли роль параплана, позволяя планировать с дерева на дерево.
Позже оперение на передних конечностях удлинилось, а на задних стало короче, хвост же превратился в небольшой отросток, или круп, украшенный длинными хвостовыми перьями, как у птицеящера археоптерикса.
Отдельные четверокрылые «перепархиватели» научились делать взмахи передними конечностями, и постепенно у них сформировалась более сложная, почти как у птиц, мускулатура в области груди и передних лап, и они могли парить дольше.
Задние же конечности все больше служили для бега, строение и особенности мускулатуры сделали их не способными к взмахам, и они укоротились.
Постепенно животные, подобные археоптериксу, развивались в направлении так называемых доисторических птиц. На то, что они ведут род от динозавров, указывает зубастый клюв, особенности строения таза и ребер и длинный хвост.
Археологи пока только начали изучать расцветку динозавров, но они рассчитывают реконструировать особенности окраски нескольких особей одного и того же вида.
Выяснить ее разнообразие и возможные отличия между полами ящеров нужно для того, чтобы понять, какое значение для эволюции оперения имел половой отбор.
