Как разбихме мистерията на праисторическите гигантски яйца в Австралия


Това е дългогодишна австралийска детективска история. От 80-те години нататък изследователите откриват фрагменти от яйчени черупки, а в редки случаи и цели яйца, изложени в ерозиращи пясъчни дюни в сухата зона на страната (която покрива по-голямата част от австралийската суша).

Част от черупките съвпадат с яйца, снесени от ему, но останалите принадлежат на мистериозен вид. Изследователите първоначално идентифицираха яйчените черупки като принадлежащи на гигантска, изчезнала птица, наречена Геньорнис. Но съвсем наскоро група учени оспориха това мнение.

С помощта на софтуер за изкуствен интелект нашият екип вече разреши този научен спор, показвайки, че Геньорнис наистина беше птицата, която снесе тези яйца. С колеги от цял ​​свят публикувахме констатациите в Сборник на Националната академия на науките.

Геньорнис е била нелетяща птица с височина между два метра и 2,5 метра, която някога е бродила из австралийската суша. Фрагментите от яйчени черупки са важно доказателство за това изчезнало създание, така че да сте сигурни в самоличността на птицата, която ги е снесла, е жизненоважно.

Някои от фрагментите от черупки са на 400 000 години, докато най-младите са на около 50 000 години. Предишна работа показа, че някои от най-младите яйчени черупки са били изгорени, но не по начина, по който би направил горски пожар. Вместо това научните тестове сочат, че хората готвят яйцата за храна.

Времевият период, в който Геньорнис черупките изчезват (преди 50 000 години) съвпада с това, което се смята за първото пристигане на хора в Австралия. Следователно откритието повдига възможността нашият вид да е допринесъл за неговото изчезване.

Стесняване на кандидатите

Фрагментите от яйчени черупки бяха разпознати за първи път от Дом Уилямс, геолог и палеонтолог по гръбначни животни от университета Флиндърс в Аделаида, през 1981 г. Той направи аргумента, че фрагментите дойде от Геньорнискойто принадлежеше към група изчезнали същества, известни като гръмотевични птици.

През 90-те години на миналия век екип, включващ Джон Маги от Австралийския национален университет и Гифърд Милър, един от авторите на тази статия, предоставени твърди дати за подобни фрагменти от черупки, събрани в хиляди места в сухи зони. Геньорнис е едно от многото големи животни – известни като „мегафауна“ – които някога са бродили в Австралия и са изчезнали приблизително по същото време. Работата на Милър, Маги и други посочи ясна дата от преди 50 000 години на това събитие на изчезване.

Яйце от геньорнис
Почти пълно яйце, снесено от изчезналата птица Геньорнис.
Гифорд Милър, Предоставен автор (без повторно използване)

Асоциацията на яйчените черупки с Геньорнис беше широко прието от 80-те години на миналия век до неотдавна, когато беше предизвикан от екип от учени от университета Флиндърс в Австралия. Въз основа на размера и структурата на яйчените черупки те твърдят, че е различен родител. Техният предпочитан кандидат беше Прокарайте10-килограмов изчезнал роднина на съвременните птици като храстовата пуйка и кокошката.

Живите птици, принадлежащи към тази група – известни като мегаподи – изграждат земни могили, за да инкубират яйцата си. Научният дебат се води битка в академичните списания, като никоя от страните не признава.

Преследване на решение

Опитвайки се да намерят решение, учените, които смятаха, че яйцата принадлежат на Геньорнис, се обърнаха към ДНК. Въпреки успешното извличане на генетична информация от яйца на изчезнала птица Моа от Нова Зеландия, най-съвременната технология за секвениране на ДНК остави празно място в този случай. Молекулите бяха твърде разградени след 50 000 години под горещото австралийско слънце.

Въпреки това, протеините – молекулярните градивни елементи на клетките – могат да предоставят подобна информация и могат да продължат по-дълго от ДНК. В нашето изследване използвахме техника, наречена аминокиселинна рацемизация, за да идентифицираме фрагментите на черупката с най-добре запазените протеини.

Като част от работата, нашият екип успя да извлече частични протеинови последователности от черупките на австралийските яйца. След това използвахме софтуер, наречен AlphaFold, от притежаваната от Google AI лаборатория DeepMind, за да генерираме предвидени структури за молекулите – за първи път това беше направено за древни протеини.

Двама от нас, Матю Колинс и Беатрис Демарчи, се свързаха с Проект за 10 000 генома на птици (B10K).. Това си постави амбициозната цел да секвенира геномите на всички видове птици.

Членът на проекта B10K Josefin Stiller взе реконструираните протеинови последователности и ги постави в рамките на „родословно дърво“ показващи как протеините се различават между видовете птици. Протеините бяха достатъчно пълни, за да разрешат позицията на мистериозните яйца в дълбоките клони на това дърво от протеинови последователности, но не достатъчно диагностични, за да идентифицират еднозначно каква е била птицата родител.

Въпреки това, както подробно в последния ни документ, протеиновите последователности успяха окончателно да изключат, че родителят е бил мегапод. Тъй като няма други птици кандидати, заключихме – както Уилямс за първи път предложи през 1980 г. – че черупките на яйцата принадлежат на Геньорнис.

Това означава, че можем уверено да тълкуваме други доказателства, заключени в черупките, с изводи за това как Геньорнис изчезна и защо емуто, което живееше до него, оцеля.

Капризен

Изотопите са различни форми на химични елементи, които могат да записват информация за фактори като диета и климат. Въглеродните изотопи във фрагментите от яйчени черупки предоставят информация за диетата на птиците и показват това Геньорнис беше по-придирчив в храната от емуто. Кислородните изотопи могат да се използват за проследяване на сухотата и да се покаже, че условията са ставали все по-сухи по това време Геньорнис черупките на яйцата изчезват.

В предишна работа Милър и неговите колеги анализира същите изотопи в черупки от яйца на ему през времевия прозорец на Геньорнис изчезване и установи, че тревите през летния сезон внезапно изчезват от диетата на птиците. Това е в съответствие с драматичното намаляване на мусонните дъждове.

Тези открития предполагат, че Геньорнис вече беше донякъде уязвим към променящата се среда, но друг фактор може да се е оказал важен за крайната му съдба.

В съчетание с липсата на доказателства от Геньорнис скелети за пряко хищничество, изгорените яйчени черупки предполагат, че – както е толкова обичайно навсякъде по света – човешкият натиск вероятно е бил фактор, който най-накрая е довел тези впечатляващи птици до изчезване.