Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих

Погружаться в мир гистологии – все равно что плавать в супе с буквами. Существует так много терминов для обозначения типов костей, их расположения, костных клеток и закономерностей роста – в результате получается каша как в голове, так и во рту. Затем факторы, которые влияют на то, что вы видите в микроструктуре кости: возраст животного, где в теле расположена кость, окружающая среда животного, а также изменения, вызванные окаменением, и то, как был подготовлен образец. Рассматривание фотографий тонких гистологических срезов не отличить от похода в галерею современного искусства: все очень интересно, но ничего не понятно (и если вы думаете, что вашего пятилетнего ребенка заинтересуют такие подробности палеонтологии, то вы глубоко заблуждаетесь).

Чтобы выяснить, откуда у синапсидов теплокровность, исследователи искали доказательства скорости роста их костей. В 1970-х годах нашли разницу между типом кости, обнаруженной у более ранних синапсидов, и типом кости более поздних терапсидов. У терапсидов, по-видимому, было намного больше фиброламеллярных костей быстрорастущего типа, что указывало на то, что им был присущ более быстрый рост, чем их предшественникам.

Исследование, проведенное в 2007 году под руководством Летиции Монтес, показало, что существует четкая связь между темпами роста костей и метаболизмом¹⁰, подтверждая вывод о том, что терапсиды обладали более быстрым метаболизмом и, следовательно, были все более теплокровными. Недавно это открытие подкрепило более тщательное изучение костей двух аномодонтов из поздней перми, листрозавра и ауденодона. По сравнению с более ранними животными – клепсидропсами, диметродонами и эдафозаврами – аномодонты демонстрировали гораздо более быстрый рост костей и, следовательно, более высокий метаболизм, куда ближе к показателям, наблюдаемым у некоторых современных млекопитающих с более медленным метаболизмом, таких как карликовый мышиный лемур Microcebus.

В серии исследований также изучалась структура костей горгонопсов, что принесло аналогичные доказательства. Многие из этих исследований были проведены Анусуей Чинсами-Туран и ее коллегами. Чинсами-Туран, южноафриканская исследовательница из Кейптаунского университета, по праву считается одним из мировых экспертов в области гистологии. Мало кто разрезал столько древних костей для науки. Ее книга «Предтечи млекопитающих» объединяет передовые гистологические исследования синапсидов за последние несколько десятилетий. В ней рассказывается сложная, но увлекательная история. Например, у горгонопсов, по-видимому, наблюдались признаки неустойчивой модели роста: были периоды более быстрого роста и времена, когда рост полностью прекращался. Это не совсем четкая картина, но наводит на мысль, что у этой группы терапсидов метаболизм, возможно, отличался от более ранних синапсидов.

Есть и совсем иной подход: в одном исследовании искали доказательства теплокровности не в структуре костей, а в их составе. В костях и зубах содержится фосфатный минерал апатит, в нем присутствует кислород, который поступает в организм из окружающей среды. Природа изотопов кислорода меняется в зависимости от температуры тела и таких факторов, как климат и количество осадков. У эктотермов, чья температура тела зависит от условий среды, совершенно иной состав изотопов кислорода по сравнению с эндотермами. Так, появляется целый новый метод изучения окаменелостей в поисках доказательств теплокровности.

В 2017 году группа ученых получила кости и зубы терапсидов, а также различных современных рептилий и амфибий и протестировала их на содержание изотопов кислорода. Их результаты подтвердили повышенную скорость метаболизма у цинодонтов; другими словами, они были более теплокровными. Это не означает, что они были как современные млекопитающие, но скорость их метаболизма была выше, чем, например, у рептилий. Однако в других группах терапсидов эндотермия не нашла подтверждения¹¹. Такие выводы наводят на мысль, что первые шаги к эндотермии предпринимались где-то в конце перми и раннем триасе.

Наличие быстрорастущей фиброламеллярной кости у нескольких групп терапсидов, казалось бы, прямо кричит об эндотермии. Но, как всегда в науке, все не так просто. Изотопы кислорода рассказывают о теплокровности терапсидов совсем другую историю, и, по-видимому, не у всех терапсидов была эта кость, хотя она была у несколько более ранних синапсидов. В современном мире этот тип костей тоже не ограничивается одними эндотермами – он встречается у некоторых черепах и крокодилов. Чтобы еще больше все запутать, он отсутствует у пары млекопитающих и птиц. Так что, пускай фиброламеллярная кость и встречается у большинства животных с быстрым ростом, она вовсе не указывает на то, что они теплокровные.