Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих

Попадая во внутреннее ухо, звук проходит через жидкость в улитке. Эта жидкость, называемая эндолимфой, передает вибрации, щекоча крошечные «волоски» на внутренней поверхности улитки. «Щекотка» преобразуется в электрические сигналы, которые отправляются в мозг для интерпретации, как азбука Морзе – телеграфисту. Форма внутреннего уха, особенно длина и кривизна улитки, может многое рассказать нам о том, насколько хорошо животное слышит. В летописи окаменелостей это помогает определить и родственность, поскольку нервы и кровеносные сосуды, проходящие через кости, в которых находится ухо, меняются не только со временем, но и между группами.

У первых синапсидов был челюстной сустав, где квадратная кость встречалась с сочленовной. Такое расположение наследственно у всех челюстноротых, включая рыб. У них было множество других костей, составляющих челюсть, включая челюстную, угловую, надугольную, предсочленовную и короноид. Однако, когда мы добрались до цинодонтов, челюсть в основном состояла из несущей зубы челюстной кости, а остальные были утрачены или редуцированы.

Однако редуцированные челюстные кости не были бесполезны, они играли определенную роль в передаче звука простому уху посредством вибраций в самой челюсти. Одна кость, называемая угловой, стала пластинчатой, чтобы более эффективно отражать звук и посылать сигналы в улитку через стремечко. Квадратная и квадратно-скуловая кости черепа также участвовали в передаче звука, но их плотное соединение, укреплявшее челюстной сустав, ограничивало их подвижность. Такое расположение, известное как нижнечелюстное среднее ухо цинодонтов и в науке обозначаемое аббревиатурой MMEC (от англ. mandibular middle ear of cynodonts), и станет нашей отправной точкой.

Переход от MMEC к окончательному уху современного млекопитающего, или DMME (от англ. definitive modern mammal ear), – чудо эволюционных преобразований. Кости челюсти еще больше уменьшились – отчасти потому, что изменившийся процесс жевания повлиял на расположение мышц, освободив кости от необходимости нести мышечные нагрузки. Одной из первых уменьшается квадратно-скуловая, давая квадратной кости больше свободы. Все кости в задней части челюсти начали сокращаться, но, 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 году^4,5. 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.