Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих

Носовые раковины похожи на складки внутри носа. Они состоят из кости или хряща и покрыты влажной слизистой оболочкой. Существует два типа носовых раковин: обонятельные, которые используются для определения запаха, и дыхательные, которые играют ключевую роль в дыхании. Когда через них проходит воздух, они повторно поглощают тепло и влагу, которые в противном случае были бы потеряны организмом.

Все теплокровные животные на Земле – за исключением китов и нескольких ныряющих птиц – имеют носовые раковины, и исследования показывают, что без них существование эндотермии невозможно. В подтверждение можно сравнить общую площадь поверхности дыхательных раковин со скоростью метаболизма, тогда становится ясно, что чем выше метаболизм, тем больше площадь носовых раковин, что усиливает связь между активностью и необходимостью сохранения влаги и тепла⁷.

Применяя эти выводы к палеонтологической летописи, мы видим, где появляются носовые раковины в линии синапсид. Обонятельные раковины для распознавания запахов обнаружены почти у всех синапсидов, даже у самых ранних пеликозавров. Нечто похожее на них также обнаружено почти у всех прочих четвероногих, что наводит на мысль о том, что распознавание запаха в воздухе – одна из древнейших сенсорных адаптаций и возникла она очень рано в эволюции четвероногих. Но дыхательные раковины – это совсем другая история. Только у самых поздних групп пермского периода, тероцефалов и цинодонтов, мы находим их возможные свидетельства.

Хотя сами носовые раковины слишком хрупкие и могут не сохраниться, мы может увидеть выступы, которые поддерживают их внутри носа. После тщательного изучения ископаемых черепов с помощью рентгеновского сканирования некоторые исследователи пришли к выводу, что выросты на внутренней стороне носа у таких животных, как гланозух, образовывали основание дыхательных раковин. Гланозух, плотоядное животное, выраставшее до двух метров в длину, принадлежит к тероцефалам и известен по окаменелостям в Южной Африке.

Не все согласны с такой интерпретацией, но если эти выросты действительно основание носовых раковин, то они представляют собой самое раннее свидетельство появления этой структуры. Пройдет совсем немного времени, и они станут неотъемлемой чертой каждого цинодонта – верный признак того, что метаболизм наших предков поменялся задолго до того, как динозавры вообще появились в планах.

Другой способ изучить метаболизм и эндотермию у вымерших животных – изучить внутреннюю структуру их костей. Скелеты не мертвы; кость – это живая, растущая ткань, которая видоизменяется и реагирует на оказываемое на нее давление. Хотя кости у позвоночных немного различаются, вообще говоря, они состоят из твердого наружного слоя на кортикальной кости и менее плотной ткани, называемой губчатой костью, находящейся на концах. Именно здесь происходит наибольший рост и модификация. Кости снабжаются кровью, которой больше в губчатой кости, и в центре есть нечто, называемое миелоидной тканью – мы еще называем ее костным мозгом.

Кость состоит из смеси твердого фосфата кальция и более мягкого коллагена. Внутри костей находятся специальные клетки, которые выращивают новую кость и снова разрушают ее. Это постоянный естественный процесс, который позволяет реконструировать кости в соответствии с оказываемыми на них нагрузками. Один известный пример – руки профессиональных теннисистов: исследование показало, что какой бы руке спортсмен ни отдавал предпочтение, кортикальная кость в ней примерно на 40 процентов толще, чем в неведущей руке⁸. Такова реакция на повторяющиеся удары по мячу, к тому же это подкрепляет увеличенную мускулатуру. В аналогичном исследовании, проведенном в 2017 году, ученые изучили кости предплечий спортсменок и сравнили их с костями женщин из археологических раскопок. Выяснилось, что в период между неолитом и бронзовым веком интенсивный ручной труд, характерный для аграрного общества, приводил к тому, что верхняя часть тела среднестатистической женщины по силе сравнима с современной спортсменкой⁹.

Когда животное умирает, хотя более мягкие клетки и сосудистая сеть (сеть кровеносных сосудов) кости разлагаются, твердые минеральные части остаются. Эти микроструктуры частично отражают первоначальную структуру кости, что позволяет изучать рост, заживление и нагрузку, которую кость переносила в течение жизни.

Чтобы исследовать микроструктуру кости, чем занимается раздел гистологии, первым шагом надо отрезать ее кусочек толщиной около 0,03 мм – достаточно тонкий, чтобы пропускать свет. Тут гистолог сталкивается с первой проблемой: непросто убедить музеи и палеонтологов поделиться драгоценными окаменелостями. Некоторые экземпляры слишком хрупкие или редкие для тонкого среза. Есть альтернатива в виде мощных рентгеновских лучей для изучения структуры кости, но это дорогостоящая процедура и она имеет физические ограничения, о которых мы подробнее поговорим в других главах.