Анатомия и эволюция языка дятла

Расти Райан (Rusty Ryan)

Последнее обновление 21 апреля 2003

Перевод Павла Волкова

Оригинальный текст находится здесь:
http://omega.med.yale.edu/~rjr38/Woodpecker.htm
http://www.talkorigins.org/faqs/woodpecker/woodpecker.html

Дятлы (семейство Picidae) – хорошо известные птицы, уникальная анатомия которых позволяет им использовать необычные экологические ниши. Многие виды этого семейства демонстрируют интересные приспособления, которые позволяют им пробивать отверстия в твёрдой, не тронутой гнилью древесине в поисках насекомых и другой добычи.
Язык дятла – одна из наиболее захватывающих вещей среди этих приспособлений. В отличие от языка человека, который является главным образом мускульным органом, языки птиц жёстко поддерживаются хряще-костным скелетом, который называется «гиоидный аппарат». У всех высших позвоночных имеется гиоид в той или иной форме; вы можете прощупать «рожки» вашей собственной U-образной гиоидной кости, сжав верхнюю часть вашего горла между вашими большим и указательным пальцами. Наш гиоид служит местом прикрепления для некоторых мускулов нашего горла и языка. (1)

Y-образный гиоидный аппарат птиц, однако, протягивается прямо до самого кончика их языка. Развилка в «Y» находится прямо перед горлом, и именно в этой области прикрепляется большинство мускулов гиоида. Два длинных образования, «рожки» гиоида, растут кзади от этой области и образуют места прикрепления для вытягивающих мускулов, которые берут начало на нижней челюсти. «Рожки» гиоида некоторых видов дятлов имеют весьма впечатляющее строение, так как они могут протягиваться до темени, а у некоторых видов тянутся вокруг глазницы или даже простираются до носовой полости. (2), (3)
Необычный облик «скелета языка» дятла вдохновил креационистов на использование его в качестве примера образования, слишком причудливого, чтобы эволюционировать путём случайных мутаций, которые производили жизнеспособные промежуточные звенья. Однако, как показывает изложенная ниже информация, странный язык дятлов – это в действительности лишь удлинённая версия того же самого, что есть у всех птиц, фактически представляющая собой превосходный пример того, как анатомические особенности могут быть преобразованы в новые формы мутациями и естественным отбором.
Некоторые сайты и статьи креационистов, с которыми я ознакомился, содержат заявление о том, что язык дятла «закреплён в правой ноздре» (C1) или «растёт назад» из носовой полости. (C2) Исходные связи между гиоидным аппаратом дятла и остальной частью его тела – это мускулы и связки, которые прикрепляют гиоид к кости нижней челюсти, хрящу горла и основанию (а не вершине) черепа – то же самое положение дел, что и у всех остальных птиц. У взрослых особей нескольких видов рожки гиоида могут в итоге расти вперёд и врастать в носовую полость сверху – однако гиоид и язык, конечно, не растут ИЗ носовой полости.

Собственно птичий язык покрывает переднюю часть гиоидного аппарата – его задние части, в том числе гиоидные рожки, функционируют как поддерживающие образования.
Длина гиоидных рожек у различных птиц меняется весьма незначительно, но все они весьма сходны функционально. Домашняя курица (рисунок 3a) представляет собой хорошо изученный пример птицы, которая не близкородственна дятлу, но всё же обладает всеми существенными особенностями гиоида дятла (рисунок 3b).
Гиоидные рожки курицы и чехол из связок, в котором они находятся (fascia vaginalis – Fvg) тянутся назад по обеим сторонам горла, затем изгибаются позади ушей курицы к задней части головы (рисунок 3a).
Сам по себе чехол образуется из мешочка смазывающей жидкости, в который рожки врастают по мере развития. Эта смазка даёт рожкам некоторую свободу скольжения вперёд или назад по чехлу, когда язык высовывается или втягивается в ротовую полость. Между чехлом и рожками есть несколько эластичных связок, но они, разумеется, не прикреплены к черепу «намертво».
Обратите внимание на точки прикрепления бранхиомандибулярных мускулов (отмеченных как «Mbm»), которые присоединяются вблизи концов гиоидных рожков, тянутся вдоль «чехла» и прикрепляются к середине челюстной кости (места прикрепления отмечены как «Mbma» и «Mbmp»). Это мускулы, которые двигают рожки вниз по чехлу, прижимают их к черепу и тем самым вытягивают вперёд жёсткий птичий язык. (4)

Таким образом, парные гиоидные рожки у птицы служат только местом прикрепления мускулов, которые фактически начинаются на нижней челюсти – сокращение этих мускулов вытягивает рожки и весь гиоидный аппарат вперёд и кнаружи относительно черепа, выталкивая язык изо рта, словно копьё.
Как только это представление оказывается понятым, становится очевидным то, что удлинение гиоидных рожков и прикреплённых [к ним] мускулов, без всяких прочих изменений общего строения или функции, гарантированно дало бы птице более длинный язык и позволило бы ей высовывать этот язык дальше изо рта. Фактически же это как раз то, что происходит по мере того, как взрослеет молодой дятел.

Когда шилоклювый дятел только выклюнулся из яйца, его гиоидные рожки протягиваются только за его ушные отверстия, как у курицы. По мере его роста чехол, рожки и мускулы становятся длиннее, изгибаясь вперёд через голову и достигают носовой полости. (5)
У птиц с более длинными рожками в покое рожки наиболее расслаблены, а сокращение Mbm выпрямляет и плотно прижимает их к черепу, когда язык вытянут. Таким образом, у некоторых видов скольжение кончиков может быть минимальным (см. рисунок 4). (6)
Сравните рожки гиоида курицы (рис. 3) и взрослого шилоклювого дятла (рис. 4, 5.1). Обратите внимание, что, хотя рожки у шилоклювого дятла гораздо длиннее, каждый из них содержит две кости (рожково-жаберные (ceratobranchiale) и верхнежаберные (epibranchiale)) и один крохотный сустав с кусочком хряща на кончике верхнежаберной кости – совсем как у курицы. Есть несколько других незначительных морфологических различий, вроде присутствия заднеподъязычной кости (urohyale, UH) у курицы, но полное соответствие очевидно.
Как говорилось ранее, гиоидные рожки у птенца шилоклювого дятла (и других длинноязыких дятлов) довольно короткие (см. рисунок 5.2) и сопоставимы с таковыми у короткоязыких видов дятлов вроде дятла-сосуна (рис. 5.3), у которого, в свою очередь, гиоидные рожки не больше, чем у многих певчих птиц. (5)

Лишь по мере взросления гиоидные рожки у шилоклювого дятла разрастаются до темени, далее вперёд и в носовую полость, где чехол соединяется с носовой перегородкой. Это имеет адаптивный смысл, поскольку молодого шилоклювого дятла кормят его родители, и длинный язык только мешал бы ему.
Генетические изменения, необходимые для такой модификации, весьма невелики. Не требуется никаких новых структур, а лишь более продолжительный период роста для удлинения уже существующих структур. Вероятно, что у предкового вида дятла, который начал искать личинок жуков глубже в древесине, более приспособленными оказывались дятлы с мутациями, приводившими к увеличению размеров рожек гиоида, потому что они могли высовывать свой язык дальше, добираясь до добычи. У некоторых дятлов совсем не было потребности в длинном языке, и потому отбирались гены, которые укорачивали рожки гиоида. Дятел-сосун (2), например, пробивает узкие отверстия в деревьях и затем использует свой короткий язык, чтобы питаться соком, вытекающим на поверхность ствола (и насекомыми, которые прилипают к нему).

У разных видов дятлов встречается много других интересных приспособлений. У некоторых видов, например, есть видоизменённые сочленения между некоторыми костями в черепе и верхней челюсти, а также мускулы, которые сокращаются, чтобы амортизировать удары при долблении дерева. Сильная шея и мускулы хвостовых перьев, а также долотообразный клюв – это другие приспособления для долбления, которые наблюдаются у некоторых видов. Те же самые креационистские источники, которые предоставляют неточную информацию о языке, часто утверждают, что значительное количество приспособлений, находимых у дятлов, является аргументом против эволюции. Они заявляют, что все эти приспособления должны были бы возникнуть «в одно и то же время», иначе же все они были бы бесполезными. Конечно, такого рода аргумент игнорирует тот факт, что многие виды ныне живущих дятлов не обладают такими приспособлениями, или обладают ими не в полной мере.
Шилоклювый дятел, например, использует свой длинный язык главным образом для того, чтобы схватывать добычу на земле или из-под отставшей коры. У него немного приспособлений для амортизации ударов, и он предпочитает питаться на земле или отламывать кусочки гнилой древесины и коры; это особенность поведения, наблюдаемая у птицах, не относящихся к семейству дятлов (7). «Последовательная цепочка» на основании строения черепа, от мало- до высокоспециализированного для долбления древесины наблюдается у различных родов (групп родственных видов) ныне живущих дятлов. (8) В своём классическом труде «Птицы Америки» Джон Джеймс Одюбон описывает небольшие степени различия в длине рожек гиоида, имеющиеся у различных видов современных дятлов. (9)
Вертишейки и дятелки, члены семейства дятлов, которые похожи на нечто вроде помесей между певчими птицами и дятлами, обладают многими приспособлениями, похожими на те, что есть у дятлов, например, длинными языками. Однако у них нет жёстких хвостовых перьев и некоторых других черт специализации к долблению древесины. Считается, что они похожи на предковые формы нынешних специализированных дятлов.

Моя скромная лепта:

Приспособления и многообразие дятлов – слишком обширная тема, чтобы её можно было охватить здесь, но я надеюсь, что вышеупомянутой информации достаточно, чтобы показать лживую и вводящую в заблуждение сущность многих креационистских источников, которые обсуждают язык дятла. Хотя некоторые из этих вебсайтов созданы персонами, которые могли бы и не знать того, что информация, которая на них содержится, не соответствует действительности, но другие сайты – профессиональные, созданные организациями, которые определённо имели возможность изучить факты, но всё же продолжают обманывать общественность во имя продвижения своей идеологии, попутно продавая «образовательные» книги и компакт-диски. Я бы хотел надеялся, что у людей всех верований вызовет одинаковую тревогу наличие организаций, которые получают прибыль от продажи неправды.

Ссылки:

Moore, Keith L. Clinically Oriented Anatomy. 1999, Lippincott, Williams, and Wilkins

Goodge, WR. 1972. Anatomical Evidence for Phylogenetic Relationships Among Woodpecker, The Auk, 89: 65-85

Short, LL. Woodpeckers of the World. 1982, Delaware Museum of Natural History

Homberger, DG and Meyers, RA. 1989. Morphology of the Lingual Apparatus of the Domestic Chicken, Gallus gallus, With Special Attention to the Structure of the Fasciae, The American Journal of Anatomy, 186: 217-256 – Очень детальное анатомическое описание особенностей строения челюстей и языка наиболее изученных видов птиц.

Lucas, FA. 1895. The Tongues of Woodpeckers. U.S. Dept. of Agriculture. Division of Ornithology and Mammalogy. Bulletin no. 7 – Прекрасные схемы гиоидов у различных видов, а также у птенцов и взрослых шилоклювых дятлов.

Bock, WJ 1999. Functional and Evolutionary Morphology of Woodpeckers. The Ostrich, 70: 23-31 – Полный и самый новый функциональный анализ приспособлений в строении языка и черепа дятлов.

Short, LL. 1973. “Woodpecking” by a Red-Throated Barbet. The Auk, 90: 909-910 – В этом источнике описаны долбление древесины и питание по типу дятлов у вида, не принадлежащего к семейству дятлов и не имеющего уникальных для дятлов приспособлений. Автор выдвигает интересную гипотезу дивергенции дятлов и бородастиков в процессе эволюции.

Kirby, VC. 1980. An adaptive modification in the ribs of woodpeckers and piculets (Picidae). The Auk, 1980; 97(3): 521-532 – Описывает ряд приспособлений в строении рёбер у менее и более специализированных видов дятлов. Приводится комментарий к более ранней работе, в которой выявлена сходная последовательность в специализации черепа (Burt, WH. 1930. Univ. California Publ. Zool. 32: 455-524).

Audubon, John James. 1840-1844. The Birds of America – В приложении к описанию «золотокрылого дятла» (золотой шилоклювый дятел) Одюбон пишет:

Darwin, Charles. 1859. The Origin of Species

Благодарности

Я благодарен Хорхе де Леону и Кристофу Зисковски из Орнитологической Библиотеки Йельского университета

Ссылки

Архив сайта Talk.origins – большой сайт, содержащий много хорошо проработанных статей, которые опровергают креационистскую пропаганду и обычные неверные представления об эволюции. См., в частности, «29 свидетельств макроэволюции» и «Переходные формы ископаемых позвоночных»

Darwin's web ring – портал, где собраны многочисленные прекрасные сетевые ресурсы, посвящённые эволюции

Мультимедийный вариант книги «Птицы Америки» Одюбона – полный текст и иллюстрации онлайн

Чарльз Дарвин «Происхождение видов» – полный текст онлайн [русская версия книги здесь – прим. перев.]

Сайты креационистов, которые дают
ложную информацию о дятлах

Answers In Genesis: http://aig.gospelcom.net/home/area/Magazines/docs/18db1307.asp – Эта организация продает компакт-диск с «информацией» для преподавания детям вроде этой:

Creationism.org: http://www.creationism.org/heinze/Woodpecker.htm – автор этой страницы утверждает, что написал книгу под названием «Ответы моим друзьям-эволюционистам».

Straight-talk.net http://www.straight-talk.net/evolution/woodpecker.htm – «Прямой разговор»? Хмммм...