Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

поскольку они все еще играли определенную роль в передаче звука, они не ушли безвозвратно. У маммалиаформ, например докодонтов, вдоль челюстной кости, где располагались эти кости, все еще имелась широкая впадина, называемая постдентарной впадиной. Предсочленовная кость стала хрящом, оставив отчетливый след на челюсти, называемый меккелевой бороздой, где он змеей тянется вдоль внутренней части челюстной кости.

Пока все хорошо, но как и когда мы успели запихнуть все эти кости себе в уши? В позднем триасе все первые млекопитающие были мелкими и вели ночной образ жизни. Уменьшение в размере стало предвестником развития слуха млекопитающих, полностью освободив их постдентарные кости от челюстного сустава. Должно быть, млекопитающие развили свой слух, чтобы лучше ориентироваться в ночном мире. Звучит логично, но, как оказалось, все куда сложнее, одним уменьшением костей тут не обошлось.

Однопроходные, как всегда, все портят. Их группа отделилась от остальных млекопитающих по меньшей мере 160 миллионов лет назад. Мы знаем это, потому что самые первые окаменелости их родословной датируются той эпохой: например, такие животные, как шуотерий, найденный в Китае и Англии, или геносфера из Аргентины. Позже, в меловом периоде, в породах Лайтнинг-Ридж в Австралии появляется самый первый однопроходный, стероподон. Но во всех этих окаменелостях все еще встречается меккелева борозда. И ни намека на DMME, хотя у их современных потомков оно есть.

С остальными млекопитающими все становится еще сложнее. У предшественников териев не было уха современного млекопитающего, но у многобугорчатых – близкородственной группы грызуноподобных животных, которые отделились от древа млекопитающих, – оно есть. Оно есть и у метатериев и эутериев, хотя у их предков, по-видимому, DMME не было.

Что, черт возьми, происходит? Палеонтологи хотели проследить четкую эволюционную линию от ушей цинодонта до ушей современных млекопитающих, но, судя по ископаемым останкам, эволюция двигалась то взад, то вперед. Что крайне маловероятно – нельзя «эволюционировать назад» – такие повороты исключительно редки, если вообще случаются. Этому должно быть другое объяснение.

Ло разгадал эту тайну в 2011 году, а затем все изложил в 2016 году4,5. В обзоре имеющихся данных, включая новые открытия из Китая, он предложил радикальную интерпретацию, основанную на неизменной тенденции природы возвращаться к одному и тому же решению проблемы.

Ло предположил, что DMME эволюционировало независимо множество раз [98] в разных линиях млекопитающих. Однопроходные отделились и позже самостоятельно развили DMME. Тем временем у общего предка териев развилось современное ухо, которое стало предшественником DMME у ныне живущих групп млекопитающих. Стало быть, многобугорчатые независимо развили свою собственную версию DMME. Хотя это и не совершенная теория, независимое появление улучшенного уха куда вероятнее множественного регресса, причины которого объяснить просто не получится. Как мы уже знаем, адаптации могут возникать в совершенно разных группах для решения одних и тех же эволюционных проблем.

Приобретение или потеря признака в отдельных группах также известна как гомоплазия. Это самое вероятное и простое объяснение того, что мы видим в палеонтологической летописи ушей млекопитающих. Улучшенный слух был настолько превосходной адаптацией для выживания, что развился не один раз, а по меньшей мере трижды.

Уши млекопитающих – это мезозойское изобретение как в плане интерьера, так и экстерьера. Вполне вероятно, что пока у них не было известного нам строения среднего и внутреннего уха, позволяющего улавливать высокочастотный звук, у млекопитающих (и их предшественников) не было ушных раковин. Связано это с тем, что ушные раковины чрезвычайно полезны для определения направления звука.

У других четвероногих звук проходит через голову между ушами. Это помогает животному определить, откуда он пришел, потому что мозг интерпретирует разницу давлений в вибрациях. У амфибий и рептилий звук поступает в противоположное ухо через кости вокруг рта, в то время как у птиц есть межушный канал. Но млекопитающие уникальны тем, что каждое ухо практически изолировано от другого, как студия звукозаписи. Это создает проблему для определения местоположения источника шума.

И снова миниатюрность сыграла ключевую роль в решении проблемы. В 1960-х годах исследователи заметили, что мелкие млекопитающие, как правило, слышат более высокие частоты. При этом важен не общий размер тела, а расстояние между ушами6. Чем меньше животное, тем меньше времени требуется для того, чтобы каждое ухо уловило звук. Млекопитающие используют не только эту разницу во времени для определения направления звука, но и интенсивность звука в каждом ухе. Оказывается, что, когда расстояние между ушами было чрезвычайно маленьким, для того, чтобы интенсивность звука давала значимую информацию о направлении, были необходимы более высокие частоты.

Это наводит на мысль, что крошечность очень даже выгодна. Изолированность уха млекопитающего означала, что животному нужен более чувствительный высокочастотный слух, чтобы воспринимать окружающий мир. Что, собственно, и представляет собой DMME. Ушные раковины изменяют спектр высокочастотного звука, повышая способность определять, исходит ли шум спереди или сзади. Но они не работают с более низкими частотами. А значит, до тех пор, пока млекопитающие не научились слышать выше определенного диапазона, у них не было необходимости в ушных раковинах для определения источника звука.

Первые ископаемые ушные раковины, найденные в Испании, восходят к раннему мелу и принадлежат животному по имени спинолест, с которым мы познакомимся в следующей главе. У него были округлые, похожие на мышиные ушные раковины, – тот редкий случай, когда сохранились мягкие ткани в останках не из Китая. Похоже, что эти лоскуты кожи и хрящей, которые мы ассоциируем с современными группами млекопитающих, впервые появились не так уж и давно [99].

Умение лучше улавливать звуки дало огромное преимущество млекопитающим, помогая им избегать хищников, находить пищу и общаться друг с другом новыми способами для спаривания, соперничества или ухода. Эти изменения, несомненно, связаны с увеличением размера мозга. Увеличение количества серого вещества не только помогало обрабатывать информацию, поступающую от органов чувств, но и позволяло вычислять все более сложные модели поведения, свойственные мезозойским млекопитающим.

Мы должны благодарить мезозойских млекопитающих за арии Моцарта – или песни Арианы Гранде, смотря что больше волнует ваш слуховой аппарат. Новый улучшенный слух дал им все необходимое для процветания и разнообразия в эру динозавров.

Невероятное разнообразие групп млекопитающих, появившихся в юрском периоде, строилось на революционном фундаменте, который заложили их мелкие предшественники. Естественный отбор не обошел их стороной, хотя у него были динозавры, с которыми можно было поиграть. Как и в современных экосистемах, мезозойские млекопитающие распространились по множеству местообитаний, и их тела соответственно изменились. Форма их зубов стала ключевым фактором их успеха. Зубы докодонтов проложили им путь к совершенно новым образам жизни: полуводному, древесному и подземному.

Юрский период подходил к концу,