У «страшного» гуся нет ни одного зуба, но траву он срезает лучше коровы — и вот как это работает

Я тоже раньше думала, что у гуся зубы. Ну посмотрите на его раскрытый клюв: ряды острых, загнутых внутрь образований по краям и даже на языке. Выглядит как пасть хищной рептилии, случайно попавшая в тело деревенской птицы. Но это не зубы. И меня это, честно говоря, зацепило: если зубов нет, то что это такое и зачем их столько?

Начнём с того, что бросается в глаза. То, что мы принимаем за зубы, называется томии — от латинского tomium, «режущий край». Стоматолог здесь не поможет, потому что зубов у гуся нет. То, что мы видим, — это роговые наросты на клюве и языке. Они не имеют ни эмали, ни дентина, ни пульпы. Их материал — кератинизированный эпителий, тот же, из которого состоит человеческий ноготь. Причём кератин у птиц альфа-типа, как у млекопитающих, а не бета-типа, как у рептилий. Именно поэтому томии не чувствуют боли, могут стачиваться и отрастать заново. Настоящий зуб — это сложная структура: эмаль из гидроксиапатита, дентин, пульпа с нервами и сосудами. Томии же — просто рельеф клюва, напоминающий зазубрины на лезвии. Они не заменяют зубы, а выполняют другую работу. У гуся эти структуры особенно крупные и жёсткие — птице приходится иметь дело с грубым волокнистым кормом.

На языке гуся, помимо томий, есть ещё один ряд специализированных структур — конические сосочки, или papillae conicae. Они покрыты ороговевшим эпителием, но не жёсткие на ощупь: их основание эластично, а вершины загнуты в сторону глотки. Такая форма работает как храповой механизм: пропускает пищу внутрь, но не даёт ей выскользнуть обратно. Когда гусь срывает траву, стебли движутся только в одном направлении — к пищеводу. На самом кончике языка расположена плотная роговая пластинка (lingual nail), которая помогает птице подбирать с земли зёрна и мелкие камешки. Эти детали становятся понятны, если рассматривать их в контексте пастбищного питания: гусь не клюёт, как курица, а срезает траву, и ему важно удерживать корм во рту.

Большинство пернатых — это собиратели или хищники: они питаются семенами, насекомыми, мелкими животными. Гусь на их фоне выглядит чудаком — его рацион состоит в основном из травы. Такой корм требует специальных приспособлений. Стебли травы покрыты плотной кутикулой, содержат кремний и растут вертикально. Просто отщипнуть травинку не получится — она либо выскользнет, либо оборвётся у основания. Гусь не отщипывает, а срезает. Томии работают как режущая кромка: птица захватывает пучок травы и отделяет его от земли. При этом язык с коническими сосочками проталкивает корм в пищевод, а мускульный желудок с гастролитами перетирает его. Получается своеобразный конвейер: срезал, протолкнул, перетёр.

Птица зажимает пучок травы и резко поворачивает голову вбок — роговые зазубрины на клюве срезают стебли. Языковые сосочки в этот момент не дают пище соскользнуть. Получается, что грозный на вид рот работает как газонокосилка. Своеобразный конвейер с режущим аппаратом. Может показаться неожиданным. Но если у гуся зубов нет, отчего они имелись у прочих пернатых? И почему исчезли?

Птицы — единственная группа позвоночных, полностью утратившая зубы. Их предки, хищные динозавры, зубами обладали. Более того, палеонтологи находят формы с клювом в передней части челюсти и зубами в задней. Как могла произойти такая потеря? Ответ был получен в 2014 году в результате генетического анализа.

Команда исследователей под руководством Роберта Мередита (Университет Монтклэр) проанализировала геномы 48 видов птиц, представляющих практически все современные отряды. Для сравнения использовали ДНК американского аллигатора — ближайшего ныне живущего родственника пернатых. Учёные искали гены, отвечающие за формирование зубных тканей: AMELX и AMBN (отвечают за эмаль), DSPP и ENAM (связаны с дентином). Результат оказался однозначным: у всех без исключения птиц эти гены несут идентичные инактивирующие мутации. Иными словами, они «выключены» у всех одинаково. Это означает, что потеря зубов произошла однократно — у предка, общего для всех современных птиц. Согласно молекулярным часам, основанным на скорости накопления мутаций, это событие датируется примерно 116 миллионами лет назад, то есть серединой мелового периода. Хотя возможны уточнения датировки, сам факт единичной потери не вызывает сомнений у научного сообщества.

Почему птицы лишились зубов? Среди гипотез есть и такая: зубы — это дорого. Они требуют кальция, времени на формирование и увеличивают вес головы. Для животного, которое развивается в яйце, это критично: чем дольше эмбрион формирует зубы, тем дольше яйцо остаётся уязвимым. Птицы пошли на компромисс: отказались от зубов ради быстрого вылупления. Но возникла новая задача — как измельчать пищу без них. Решение оказалось неожиданным: птицы начали глотать камни. Эти гастролиты попадают в мускульный желудок — у гусей он особенно мощный, с толстыми стенками и сильной мускулатурой. Там камни работают как жернова, перетирая корм. Гусь, который питается травой, фактически носит в себе мельницу. Жернова переместились из клюва в желудок. Название подобрать сложно, но результат превосходный.

Эта мельница работает не как попало. Эксперименты с искусственным мускульным желудком показали, что для эффективного перетирания нужно небольшое количество кварцевых частиц — песка или мелких камешков. Если камней слишком много, эффективность падает: сила удара распределяется между ними, и на каждый стебель приходится меньше энергии. Гусь, по сути, регулирует «настройку» своей мельницы, заглатывая нужное количество абразива. Это изящно: живой организм сам подбирает себе жернова.

Кстати, репутация гуся как агрессора не лишена оснований. Эта птица весьма ревностно охраняет свою территорию и бывает поразительно упрямой. Весной, в период гнездования, самец особенно агрессивен — это связано с пиком тестостерона. Он не убегает от человека, а наоборот, наступает: шипит, вытягивает шею, широко открывает клюв. Этот приём рассчитан на психологический эффект — раскрытый рот вблизи выглядит угрожающе, хотя реальной опасности почти нет. Укус может быть болезненным: зазубрины на клюве крепко хватают кожу, оставляя синяк или ссадину. Но откусить что-либо он не в состоянии — для этого нет приспособлений. Так что больно — да, но палец не откусит. Такое поведение не случайно.

Гусей приручили очень давно. В Египте, судя по археологическим находкам, их разводили уже более четырёх тысяч лет назад. С тех пор их ценили не только за мясо и перо, но и за способность охранять. Самый знаменитый случай произошёл в 390 году до н.э., когда галлы попытались тайно захватить римский Капитолий. Стража спала, но гуси, жившие при храме Юноны, услышали шум и загоготали. План провалился, а гуси прославились как бдительные сторожа. Эта слава шла за ними столетиями: в XX веке американские военные использовали гусей для охраны объектов в Германии, а сегодня их применяют для патрулирования в некоторых районах Китая.

Так что гусь — это не просто «страшная птица с зубами». Это эволюционный компромисс: потеряв зубы ради скорости развития в яйце, он приобрёл роговые ножницы, конвейерную ленту на языке и каменную мельницу в желудке. А репутацию монстра заработал не благодаря анатомии, а благодаря характеру. Что, согласитесь, гораздо интереснее.