Сканирование окаменелостей с высоким разрешением позволило выявить четырёхэтапный процесс эволюции челюстного сустава млекопитающих

от

В ходе эволюции вторичный челюстной сустав млекопитающих, образованный сочленовым отростком нижней челюсти и сочленовой ямкой чешуйчатой кости, заменил сустав рептилий и стал инновационной структурой в эволюции позвоночных.

Китайские исследователи, используя компьютерную томографию двух классических окаменелостей, обнаружили ранее неизвестные челюстные суставы и предложили чёткую четырёхэтапную последовательность, показывающую, как функции жевания и слуха постепенно разделялись между челюстью и ухом.

Исследование под руководством профессора Мао Фаюаня из Института палеонтологии позвоночных и палеантропологии Китайской академии наук было опубликовано в журнале Nature.

По мере того как цинодонты эволюционировали в млекопитающих, возникали различные рудиментарные вторичные суставы, такие как контакты между угловой костью и чешуйчатой костью, а также между сочленовым отростком нижней челюсти и чешуйчатой костью. Эти структуры помогали поддерживать ослабевающий примитивный сустав во время жевания.

У продвинутых форм стем-млекопитающих, таких как Dianoconodon, развился двойной челюстной сустав, при этом сустав между латеральным сочленовым отростком нижней челюсти и чешуйчатой ямкой стал основной несущей структурой. Однако нехватка окаменелостей ограничивала понимание этого процесса.

Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, исследователи повторно изучили два старых образца окаменелостей с помощью компьютерной томографии высокого разрешения.

Один образец, Polistodon chuannanensis — тритилодонтид из Зигона, Сычуань, относящийся к средней юре, был впервые описан в 1984 году. Новое исследование показывает, что у него был уникальный вторичный челюстной сустав между сочленовым отростком нижней челюсти и скуловой ямкой, первый подобный сустав, идентифицированный у тетраподов, что бросает вызов предыдущим представлениям о морфологии вторичных суставов.

Второй образец из нижней юры Люфэна, Юньнань, представлял собой представителя морганукодонтов, идентифицированного как новый род и вид: Camurocondylus lufengensis. Его простой сочленовый отросток нижней челюсти, образованный за счёт изгиба задней части латерального гребня нижней челюсти, подтверждает гипотезу о том, что сочленовые отростки нижней челюсти млекопитающих эволюционировали из этой структуры гребня.

Эти открытия позволили исследователям предложить первую четырёхэтапную последовательность эволюции примитивных и вторичных суставов.

Результаты указывают на множественное независимое происхождение типов челюстных суставов. Хотя сустав между сочленовым отростком нижней челюсти и чешуйчатой костью не уникален для млекопитающих, его несущая версия характерна для млекопитающих форм.

Сустав между сочленовым отростком нижней челюсти и скуловой костью у Polistodon представляет собой уникальную адаптацию к травоядному, роющему образу жизни, в то время как Camurocondylus демонстрирует черты, соответствующие постепенной эволюции, ведущей к диверсификации млекопитающих.

Кроме того, исследователи изучили возможные разнообразные механизмы движущей эволюции. Преобладающая в настоящее время «гипотеза миниатюризации» применима к мелким насекомоядным группам, таким как Camurocondylus, но кажется менее правдоподобной для более крупных Polistodon. Последний был травоядным и демонстрировал адаптации к специфической экологической среде, что также соответствует открытию возможных систем нор тритилодонтид в районе обнаружения образцов Polistodon.

На основании этих наблюдений исследователи предполагают, что фенотипическая пластичность — индуцированные окружающей средой вариации — могла играть значительную роль в диверсификации вторичных суставов у поздних цинодонтов.

Это исследование расширяет наше понимание эволюции млекопитающих и даёт представление о сложном взаимодействии факторов развития, функционирования и окружающей среды, формирующих морфологию позвоночных.

Предоставлено:
Китайская академия наук

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте