Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих

Слух млекопитающих – еще одно сверхчувство. Некоторые виды улавливают звук на очень высоких и низких частотах, от тихих разговоров грызунов и легких взмахов крыльев мотылька до урчания в животе слонов саванны и разносящихся по океану песен одиноких китов. Все это было бы невозможно без усовершенствования уха млекопитающих, процесса, который, как мы теперь знаем, мог произойти только благодаря миниатюризации наших триасовых предков.

Уникальная анатомия уха млекопитающих включает кости, отсутствующие у других четвероногих: молоточек и наковальню в среднем ухе. Они взаимодействуют со стремечком для усиления звука, расширяя диапазон обнаруживаемых частот. Из летописи окаменелостей мы знаем, что первоначально эти кости были частью челюсти. Одна из них, сочленовая кость, когда-то формировала часть челюстного сустава у предков цинодонта и до сих пор составляет его часть у других позвоночных. В ходе эволюции млекопитающих эта кость уменьшилась и в конечном итоге переместилась в среднее ухо. Чего мы до недавнего времени не знали, так это того, как эти кости переехали в свой новый дом внутри черепа.

Недавние исследования, проведенные палеонтологами из Великобритании и Соединенных Штатов, показывают, что именно малый размер позволил челюстям млекопитающих трансформироваться. Проанализировав челюсти немаммальных цинодонтов и первых млекопитающих, команда под руководством Стефана Лаутеншлагера обнаружила, что благодаря маленькой челюсти (из-за меньшего размера животного в целом) млекопитающие могли кусать сильнее, уменьшая при этом нагрузку на свои челюстные суставы. Изменился сам прикус, что отразилось на положении челюстных мышц, высвободив кости в задней части челюсти. Затем эти кости перестроились для улучшения слуха.

Неожиданным последствием физического уменьшения стало то, что млекопитающие превратились в маленьких кусак. Триасовые млекопитающие были вооружены по последней моде. Если вы посмотрите на зубы крокодила, то увидите, что они находятся на разных стадиях прорезывания от линии десен: одни полностью вылезли, другие только наполовину. Все потому, что они заменяются на протяжении всей жизни животного. Когда один выпадает или ломается, на его место встает другой зуб. У крокодилов зубы одинаковой формы по всей морде, и неравномерность их прорезывания не имеет значения, потому что все, для чего они предназначены, – это хорошенько ухватиться за пищу и проглотить.

У современных млекопитающих, например ежа, зубы заменяются только единожды: при потере молочных зубов и прорезывании постоянных (коренных). Мы называем это дифиодонтией. Дифиодонтия – отличительный признак всех млекопитающих с зубами, встречающийся с незначительными вариациями в характере и сроках появления. У ежа также есть резцы, клыки, премоляры и моляры – разделение, которое началось у терапсидов и продолжилось у цинодонтов. Оно позволило животным питаться по-другому: клыки прокалывают, резцы захватывают, моляры и премоляры измельчают, растирают и режут.

У пермских и раннетриасовых животных зубы все еще менялись на протяжении всей жизни. Но в триасовом периоде эта схема изменилась для некоторых групп. Гомфодонты были одними из первых, у кого смена зубов приняла не такой производственный оборот. Пускай само название «гомфодонты» и звучит как разновидность троллей из фэнтези-романа, на самом деле это немаммальные цинодонты, впервые описанные Сили в его исследованиях окаменелостей Южной Африки. Хотя с тех пор его определение претерпело некоторые уточнения, он с самого начала отметил, что у этих животных схема замены зубов отличалась от их предшественников-терапсид. Их заклыковые зубы заменялись группами, при этом новые появлялись сзади. Смена зубов позволяла улучшить прикус между верхними и нижними зубами, что способствовало лучшему пережевыванию.

Но в целом более радикальные изменения произошли у млекопитающих позднего триаса. Синоконодон был последним в своем роде, у которого зубы менялись часто. Остальные представители стали дифиодонтами.

Эта единственная смена зубов важна по двум причинам, одна из которых связана с самой сутью того, что значит быть млекопитающим. Временные молочные зубы так называются, потому что их выпадение часто совпадает с отлучением от груди. Млекопитающие использовали уникальный подход к кормлению своих детенышей молоком до тех пор, пока они не достигнут зрелости. Поэтому мы можем предположить, что если животное было дифиодонтом, то оно кормило своих детенышей молоком.

Во-вторых, если вы хотите в полной мере использовать зубы сложной формы для нарезания и измельчения пищи, они должны точно смыкаться. Ножницы не режут бумагу, если их края не сходятся. Не получится измельчить специи, если пестик слишком велик для ступки. Единственная смена зубов гарантирует, что они будут плотно прилегать друг к другу на протяжении всей взрослой жизни животного.

Познав эти зубные инь и ян, млекопитающие начали экспериментировать с формой зубов и новыми рационами питания. Перед ними распахнул свои двери целый мир диетических изысков.