Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

Череп был более курносым, чем у других докодонтов, а зубы были не такими сложными, больше напоминая зубы современных млекопитающих, которые добывают пищу из-под земли. Кости конечностей были короткими, но с длинными острыми локтями (называемые локтевыми отростками). Они обеспечивали большую площадь крепления для мощных мышц предплечья, чтобы копаться в почве. Все эти особенности намекали на вид существа, но был еще один признак, отличавший его от других. Мы с Ло пригляделись к впечатляющим передним лапам.

Ло одним из первых исследовал докофоссора. Работая в Чикагском университете, он продолжает сотрудничать с исследователями из Пекинского музея естествознания. Этот экземпляр хранился в музейной коллекции, будучи одной из многих окаменелостей, найденных в Биоте Яньляо. Когда Ло наконец увидел ее в микроскоп, то с трудом мог поверить своим глазам. У этого существа были приспособления, не встречавшиеся прежде ни у одного другого мезозойского млекопитающего. «На каждом пальце недоставало одной фаланги, – сказал он мне. – Я увидел это и подумал: ух ты, это правда что-то особенное!»

Ло смотрел на первые в природе кротовые лапы.

Сегодня к кротам относятся животные из совершенно разных семейств. Они не близкие родственники, но у них есть одна общая черта: лопатообразные лапы.

Говоря о кротах, большинство людей имеет в виду представителей семейства Talpidae. Оно наиболее тесно связано с землеройками и ежами. К этим бичам идеального газона относятся европейский крот (Talpa europaea), азиатский короткомордый крот (Scaptochirus moschatus) и восточноамериканский крот (Scalopus aquaticus). У них бархатистый мех от лакрично-черного до шоколадно-коричневого цвета, пухлые круглые тела с короткими конечностями и заостренные носы. Их семейство состоит из прирожденных землекопов, а строение их тела кардинально изменилось для подземного образа жизни. Их передние лапы широкие, с длинными толстыми когтями, идеально подходящими для того, чтобы рыть землю, прокладывать туннели и находить пищу. У них нет внешних ушей, а глаза крошечные – зрение, в конце концов, для них не самое важное. Но вот осязание играет главную роль, и ни у кого оно не развито так, как у звездоноса (Condylura cristata). У этого маленького копателя вокруг носа ободком выступают 22 пальцеобразных нароста, содержащих более 25 000 чувствительных к прикосновениям рецепторов. Эти рецепторы есть у многих кротов, они представляют собой модифицированные клетки кожи, пронизанные нервами, но звездонос приложил все усилия, чтобы развить их до предела. Результат выглядит несколько причудливым, на наш взгляд, но эти наросты работают так тонко, что помогают находить пищу и жить полной жизнью в кромешной темноте под землей.

Кротоподобность свойственна не только Talpidae. Схожие адаптации конвергентно развились у еще двух групп современных млекопитающих. Златокротовые, Chrysochloridae, распространены в Южной Африке и родственны другим животным этого континента, таким как слоны и трубкозубы. В Австралии тем временем к кротовьему царству присоединился еще более дальний родственник: сумчатый крот Notoryctes. Как и у его наземных сородичей, у сумчатого крота есть выводковая сумка, в которой он выращивает своих детенышей, но открывается она назад, чтобы препятствовать попаданию песка. Но на этом сходство заканчивается, потому что все остальное так и кричит о подземном образе жизни.

Все три группы отличают общие признаки, хотя они находятся на совершенно разных вершинах древа млекопитающих. В ходе естественного отбора они пришли к одному и тому же функциональному решению их общей экологической проблемы.

Поднимите перед собой ладонь. Анатомы присвоили вашим пальцам номера по возрастанию: ваш большой палец – номер один, мизинец – номер пять. Эта система нумерации универсальна для всех четвероногих, потому что мы все пятипалые из-за нашего общего предка. Животные менялись и привыкали к различным средам обитания и образам жизни, менялось и перерабытывалось их строение тела. Но конечности и пальцы гомологичны – причудливый способ сообщить об одном эволюционном происхождении, даже если функция этих отростков разнится. Так что, что бы ни случилось, ваш средний палец всегда будет номером три, даже если вы потеряете несколько пальцев в результате естественного отбора, мутации или несчастного случая.

Как и у большинства других млекопитающих, в вашей ладони есть длинные пястные кости, затем по три фаланги на каждом пальце (за исключением большого пальца, в котором фаланги всего две). Опять же, основной рисунок костей ваших пальцев гомологичен, но может измениться путем естественного отбора.

Что и случилось у африканских златокротовых. Чтобы еще лучше адаптироваться к жизни под землей, у златокротов не только расширились передние лапы и стали крепче когти, у них уменьшилось количество пальцев и костей в каждом пальце.

Златокрот теряет фаланги в утробе матери. В самые первые дни эмбрионального развития у него пять пальцев и три фаланги, как и у любого другого млекопитающего. Но по мере роста эмбриона две средние фаланги начинают сливаться. Когда животное рождается, на большинстве пальцев у него остается всего по две фаланги, а мизинец отсутствует вовсе. Пальцы уменьшены в размере, а у некоторых видов полностью доминирует огромный средний палец с копательным когтем, заменяющим им кирку.

Считалось, что кроты появились относительно недавно. Кроты, наряду со всеми другими высокоспециализированными млекопитающими – обитателями деревьев, пловцами, планеристами и летунами, – казались представителями современной «эры млекопитающих». По предположению ученых, млекопитающие начали изучать и исследовать новые экологические ниши только после исчезновения динозавров. И до начала века не было никаких ископаемых свидетельств обратного.

Потом появился докофоссор. Изучая его крошечные лопатообразные лапки под микроскопом, Ло отметил, что у него всего по две фаланги на каждом пальце, в то время как у других докодонтов их три. Это не просто доказало, что докофоссор уже тогда обзавелся отличительным признаком современных кротовых, но и сообщило нам об эмбриональном развитии и экспрессии генов у родственных нам животных.

В медицине укорочение костей пальцев обозначается термином «брахидактилия», что буквально переводится как «короткий палец». Она может проявиться у животных (включая людей) в результате случайной мутации или определенных заболеваний. Генетические исследования на мышах определили пути передачи генных сигналов, которые контролируют формирование конечности во время развития эмбриона. Сбой в одном из путей развития приводит к брахидактилии у мышей и других млекопитающих. Таким образом, докофоссор сообщает нам очень важную информацию о передаче сигналов генами и их развитии в течение геологического времени1. Считается, что множество изменений в физиологии и анатомии ископаемых млекопитающих можно проследить до генов, идентифицированных в современной биологии развития.

И благодаря таким окаменелостям мы приоткрываем завесу того, как работала эволюция в глубокой древности.

Короткопалый юрский крот сам по себе довольно