Изненадващо скритото сияние на една от най-големите птици на Земята

Джинджър, южен казуар с височина около два метра, има спокоен характер, което я прави подходяща за научни експерименти. В една топла мартенска нощ през 2021 г. във Флорида учени решили да проверят дали кератинът – протеинът, от който са изградени човешката кожа и коса – в твърдата, подобна на рог структура върху главата ѝ ще флуоресцира под ултравиолетова светлина. Подобно явление никога досега не е било документирано при тези едри, нелетящи птици.

Тод Грийн, анатом и палеонтолог, носел със себе си UV фенер по време на посещението си в Cassowary Conservation Project във Флорида, където живее Джинджър. Ултравиолетовата светлина е невидима за човешкото око, но може да бъде възприемана от много птици.

„Излязох навън с един от собствениците онази вечер и той буквално ми се присмиваше, защото не вярваше, че ще видим нещо“, разказва Грийн, специалист по казуари в Колежа по остеопатична медицина към Нюйоркския технологичен институт, филиал в Арканзас. Но когато насочил ултравиолетовия фенер към тъмната ограда, зад която се намирала Джинджър, всичко се променило. „Това беше една от най-ярките флуоресценции, които някога съм виждал“, казва той. „Направо ахнах на глас.“

Казуарите са сред най-едрите птици на планетата. Обитаващи тропическите гори и планинските райони на Австралия и Папуа Нова Гвинея, те имат дълги, подобни на кинжали нокти и могат да достигнат тегло над 65 кг. Ново изследване, ръководено от Грийн и публикувано по-рано тази година в Scientific Reports, се фокусира върху характерните каски на казуарите, костни образувания, покрити с кератин, които израстват над черепа им. Проучването е първото, което документира ултравиолетовия отклик и сиянието на тези структури.

„Това е едно от онези редки, определящи кариерата открития“, казва Дарън Нейш, палеозоолог от Университета в Саутхемптън, който не е участвал в изследването. „Резултатите са изключително убедителни.“

И трите познати вида казуари притежават тези каски, но те се различават по големина, форма и цвят. Обикновено растат с възрастта на птиците и достигат пълното си развитие, когато животните достигнат полова зрялост.

„Това е странна структура“, казва Грийн. „На пръв поглед прилича на рог, но всъщност няма нищо общо с рогата, каквито познаваме при други животни.“

Отдавна учените се интересуват от казуарите и техните каски или шлемове. „Казуарите са едни от най-добрите живи аналози на много изчезнали видове динозаври“, обяснява Нейш. Палеонтолозите често изучават тези структури, за да тълкуват странните гребени и шлемове на динозаври като хадрозаврите и цератопсите.

Въпреки това казуарите остават сравнително слабо проучени, а функцията на каските им загадъчна. Предлагани са различни хипотези: от защита и терморегулация до визуални сигнали или помощ при издаването на характерните им нискочестотни звуци. Думата casque означава „шлем; каска“ на френски, но структурата всъщност е крехка, отбелязва Грийн, което прави защитната ѝ функция малко вероятна. Освен това, за разлика от еленските рога, които са еволюирали за конкуренция между мъжките, и двата пола при казуарите имат каски. Най-широко приетата хипотеза е, че те играят роля във визуалната комуникация.

За да проверят това, Грийн и колегите му решили да изследват как каските реагират на ултравиолетова светлина. Известно е, че повечето птици могат да виждат в UV диапазона, така че ако каските светят под такава светлина, това би подсказвало, че структурата служи за визуални сигнали между индивидите.

Проучването започва през 2020 г., в разгара на глобалните ограничения заради COVID‑19. Пътуванията били силно затруднени, затова екипът търсел възможности да работи с наличните ресурси.

„Не можехме да отидем в Папуа Нова Гвинея, където живеят тези птици, но имахме достъп до музейни и лабораторни образци“, разказва Пол Жиняк, анатом в Университета на Аризона и съавтор на изследването.

Жиняк поръчал няколко различни UV лампи и започнал да изследва съхранявани каски на казуари. Бързо станало ясно, че музейните екземпляри – някои от които на повече от век – светят ярко под ултравиолетова светлина. Грийн получил снимка по телефона, докато бил на полет от Колорадо за Ню Йорк. „Той ми написа: ‘Е, мисля, че открихме нещо’“, спомня си Грийн.

Следващата стъпка била да се установи дали същото сияние се наблюдава и при живи животни. Това отвело Грийн обратно при старата му познайница Джинджър, първия жив казуар, за който изследването потвърждава, че свети под ултравиолетова светлина.

Експерименти с други казуари скоро разкриват, че различните видове светят в сходни цветови тонове, но образуват различни шарки по своите каски. Казуарът джудже (Casuarius bennetti), чиято каска е катраненочерна, изобщо не флуоресцира. За разлика от него южният и северният казуар, които имат каски в приглушени зелени, жълти и кафяви нюанси, излъчват сияние, но на различни места по повърхността им.

„Ако ме бяхте помолили да предположа как ще изглеждат каските, със сигурност нямаше да си представя нещо подобно на това, което действително открихме“, казва Нейш. „По-скоро бих очаквал целият кератин да флуоресцира по един и същ начин.“

За да установят обаче, че флуоресценцията не е просто анатомична любопитност, Грийн и колегите му трябвало да проверят дали ултравиолетовите дължини на вълната, отразявани от каските, са видими за самите казуари. Резултатите показват, че отразената светлина попада в диапазона между 365 и 385 нанометра. Тези стойности вероятно могат да бъдат възприемани от птиците. Необходими са допълнителни експерименти, за да се изясни доколко тези светещи шарки са видими при естествени условия, под гъстия и тъмен покрив на дъждовната гора, където казуарите живеят.

Като цяло новото откритие подкрепя хипотезата, че каските изпълняват визуална функция. Възможно е да помагат на птиците да разпознават представители на собствения си или на други видове казуари.

В бъдещите си изследвания Грийн се надява да установи дали ултравиолетовите сигнали са ефективни в естествената среда и да разкрие повече подробности за тяхното предназначение. Той вярва също, че това проучване може да даде тласък на усилията за опазване и музейна документация, тъй като уникалната флуоресценция на каските може да се превърне в бърз и надежден начин за разпознаване и разграничаване на видовете.

„Наистина нямам търпение да видя как научната общност ще възприеме това откритие и какво ще последва от него“, казва Жиняк.