Разнообразие челюстей обеспечило экологический успех амниот, выяснили палеонтологи.

от

Новое исследование палеонтологов из Музея естественной истории Берлина (MfN) и Университета Гумбольдта в Берлине проливает свет на резкое увеличение разнообразия челюстей у ранних амниот, к которым относятся предки всех рептилий, птиц и млекопитающих. Международная группа под руководством бывшего докторанта MfN доктора Яспера Понстайна проанализировала более 200 окаменелых челюстей из периодов, когда тетраподы впервые адаптировались к жизни на суше.

Амниоты развили огромное разнообразие форм челюстей, в то время как амфибии ограничены простыми формами челюстей. Эта универсальность позволила амниотам использовать новые источники пищи и добиться экологического успеха. Результаты опубликованы в журнале открытого доступа PeerJ.

Одно из самых необычных событий в истории жизни — переход от водного образа жизни к наземному, от рыб к четвероногим наземным позвоночным. Предки всех наземных позвоночных появились около 370 миллионов лет назад, в девонский период. Жизнь на суше поставила перед ними новые задачи, которые потребовали значительных изменений в строении их тела; например, им нужны были конечности, достаточно крепкие, чтобы выдерживать их вес вне воды.

Часто упускаемая из виду проблема — переход от питания под водой к питанию на суше. «Многие рыбы используют всасывающий способ питания — всасывание пищи за счёт быстрого открытия челюстей — но это плохо работает на суше. На суше тетраподам нужно хватать пищу челюстями», — говорит доктор Понстайн, бывший докторант Музея естественной истории и ведущий автор исследования.

В последующие каменноугольный и пермский периоды (360–250 миллионов лет назад) тетраподы исследовали различные новые ресурсы, которые предоставила земля. Некоторые из них, например, начали питаться многочисленными обитавшими там насекомыми. Другие со временем стали первыми известными травоядными животными. «Это действительно увлекательное окно для изучения того, как животные адаптируются к новым пищевым нишам», — добавил доктор Понстайн.

Современные тетраподы включают амфибий и амниот (рептилий, птиц, млекопитающих и их родственников). Амниоты сегодня могут похвастаться невероятным экологическим разнообразием: от высших хищников, таких как львы и орлы, до травоядных животных, таких как черепахи и зайцы, и всего, что между ними. С другой стороны, амфибии, такие как лягушки и саламандры, почти исключительно являются оппортунистическими насекомоядными. Как возникло такое искажённое экологическое разнообразие между амфибиями и амниотами? Можно ли проследить его до их первых шагов на суше?

Чтобы изучить, как питались давно вымершие тетраподы, исследователи обычно изучают нижнюю челюсть — единственную костную структуру, основная функция которой — захват и обработка пищи. Форма челюсти, а также места прикрепления мышц сообщают, как животное управляло бы челюстью, и таким образом дают уникальное представление о важнейшей биологической функции питания.

Международная команда под руководством Музея естественной истории в сотрудничестве с коллегами из Государственного музея в Штутгарте и Музея естественных наук в Роли, Северная Каролина, США, собрала крупнейший на сегодняшний день набор данных о челюстях тетраподов из каменноугольного и пермского периодов, включающий более 200 видов.

Команда сделала два замечательных открытия: во-первых, что удивительно, форма челюсти не сильно изменилась после перехода от водного образа жизни к наземному. В течение большей части каменноугольного периода наземные тетраподы сохраняли длинные и тонкие челюсти, подходящие для ловли рыбы и, возможно, насекомых.

Во-вторых, этот застой сменился, когда появились амниотические животные. Челюсти амниот были значительно более разнообразными, чем челюсти амфибий, начиная с пермского периода, 300 миллионов лет назад. В частности, у амниот более крепкие челюсти, чем у амфибий, и больше вариаций в местах прикрепления мышц, что даёт возможность пережёвывать твёрдую пищу, такую как растения.

«Способность эволюционировать в большей степени в разнообразии форм челюстей позволила бы амниотам адаптироваться к новым диетам, которые амфибии не могли использовать, что привело к удивительному разнообразию рептилий, птиц и млекопитающих, которое мы наблюдаем сегодня», — заключает доктор Понстайн.

Предоставлено Музеем естественной истории, Берлин.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте