Более века учёные были очарованы загадкой эволюции млекопитающих — как они превратились из расползающихся существ, напоминающих ящериц, в грациозных прямоходящих животных, какими мы их видим сегодня. Этот фундаментальный сдвиг в положении тела от расползающейся стойки к более эффективной вертикальной позиции стал поворотным моментом в истории млекопитающих. Но новое исследование открыло некоторые удивительные детали.
Нелинейный путь эволюции
Новаторское исследование под руководством доктора Роберта Броклхерста и проведённое в Гарвардском университете, предполагает, что путь к прямохождению у млекопитающих был далёк от простой линейной прогрессии. Вместо прямолинейного перехода от расползающейся стойки к полувертикальной и, в конечном итоге, полностью вертикальной, ранние млекопитающие прошли через то, что можно описать только как серию неожиданных эволюционных отклонений.
Броклхерст, бывший научный сотрудник Гарвардского факультета биологии развития и эволюции (OEB), подчеркнул, что «эволюция млекопитающих ранее характеризовалась как серия шагов от расползающейся, к полурасползающейся, к вертикальной», но их выводы показали более сложную, нелинейную историю.
Вместо постепенного перехода от одной позы к другой, исследование обнаружило «всплески инноваций» в ходе эволюции млекопитающих, когда основные группы предков исследовали различные позы — некоторые ближе к современному прямохождению, а другие больше соответствовали расползающейся стойке. Эти результаты свидетельствуют о том, что эволюция млекопитающих была гораздо более экспериментальной, чем считалось ранее.
Революционные методы для революционного открытия
Чтобы прийти к такому выводу, исследовательская группа использовала инновационный подход к анализу окаменелых костей. Сосредоточив внимание на плечевой кости (верхней кости руки), они изучили более 60 не-млекопитающих синапсидов (ранних предков млекопитающих) и 140 живых животных, включая млекопитающих, рептилий и амфибий.
Сопоставляя поверхность каждой кости, они смогли собрать важную информацию о длине кости, распределении массы, рычаге мышц и кручении (насколько кость скручивается по своей длине). Эти характеристики играют решающую роль в передвижении, позволяя исследователям реконструировать движения и позы древних существ.
Команда полагалась на передовые методы, впервые разработанные в лаборатории профессора Стефани Пирс, также из OEB, для картирования этих признаков и понимания того, как кости каждого вида были оптимизированы для определённых способов передвижения. Сравнивая функциональные возможности окаменелостей с современными животными, исследователи обнаружили, что эволюция осанки млекопитающих не была простым пошаговым процессом, как считалось ранее. Вместо этого они обнаружили, что переход к прямохождению был гораздо более поздним событием в истории млекопитающих, чем предполагалось ранее.
Ранние синапсиды были более уникальными, чем мы думали
Одним из главных открытий исследования стало то, как ранние синапсиды — которые, как считалось, расползались, как рептилии — на самом деле имели уникальную функцию конечностей по сравнению с современными ящерицами или крокодилами. Это исследование опровергает давнее представление о том, что поза конечностей ранних синапсидов напоминала позу современных рептилий.
По словам соавтора Кеннета Ангельчика из Чикагского Филдовского музея, исследование показывает, что «конечности большинства синапсидов функционировали иначе, чем у современных рептилий. Они не просто копии рептилий, а самобытные животные, которые немного отличаются от всего, что существует сегодня».
Позднее эволюционное новшество
Одним из самых удивительных открытий стала окаменелость, тесно связанная с современными сумчатыми и плацентарными животными. Структура костей этой окаменелости показала, что полностью прямохождение, или парасагиттальная поза, развилось гораздо позже, чем думали учёные. Это открытие противоречит более ранним гипотезам, которые предполагали, что прямохождение было определяющей чертой линии млекопитающих с самого начала.
«Прямохождение и локомоция были поздним эволюционным новшеством», — сказала профессор Пирс, которая также является куратором палеонтологии позвоночных в Музее сравнительной зоологии. Исследование предоставляет убедительные доказательства того, что этот серьёзный сдвиг в осанке произошёл значительно позже, чем считали многие эксперты.