Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

невероятные группы сделали этот мир своим домом более 252 миллионов лет назад: они появлялись и процветали, развивали новые приспособления для охоты, переваривания пищи, борьбы, лазания и рытья. Хотя все они – часть нашего разросшегося синапсидного древа, пока что все группы, с которыми я вас познакомила, наши дальние родственники, чьи потомки, за исключением нескольких случаев, так и не покинули пермский период. Мы связаны с ними родственными узами, но не так тесно.

Группа терапсидов, из которой произошла наша родословная, была, по сравнению со своими современниками, почти ничем не примечательной. Они были близкими родственниками горгонопсов и аналогичной группы тероцефалов, в которую входили всеядные и травоядные формы [59].

Однако нашим прямым предкам млекопитающих пока нечего было рассказать. Они явно запоздали на празднование пермского фестиваля. В основном они были довольно маленькими, и внешне их мало что отличало от других терапсид. Но для палеонтологов они знаменитости. Это непритязательное собрание животных дало начало млекопитающим. И зовутся они цинодонтами.

Цинодонты впервые появляются в летописи окаменелостей Южной Африки, но затем и в других частях Африки, а также в Европе и России. Они выглядели как малогабаритные собаки, миниатюрные версии своих близких родственников горгонопсов и тероцефалов. Но, прослеживая черты в их костях, мы понимаем, что они были чем-то новым.

Их височные отверстия были крупнее, демонстрируя все более увеличивающиеся и сложные челюстные мышцы. На макушке головы, над отверстием, образовался гребень для крепления этих мышц. Это изменение связано с тем, что при жевании использовались более сложные зубы, которые теперь безошибочно подразделялись на резцы, клыки и заклыковые зубы. Нижняя челюсть принимала на себя большую нагрузку, в то время как кости в задней части челюсти стали еще меньше. Многие «новшества», которые мы наблюдали в более ранних группах, распространились и на цинодонтов, включая модификации конечностей, бедер и плеч. Это предвосхитило более поздние изменения, которые отличили линию млекопитающих от их современников, создав строение тела, которое сохраняется по сей день.

Что на самом деле означают все эти изменения скелета? Для палеонтолога – это Розеттский камень эволюции. Но наши тела – это не только скелет. Черты, которые у нас больше всего ассоциируются с современными млекопитающими, относятся к плоти: горячая кровь, жирное молоко и щекочущий мех. Терапсиды, возможно, и напоминали млекопитающих по своей архитектуре, но как насчет интерьера? Что мы знаем о биологии терапсидов?

Хотя мы говорим «теплокровный» или «холоднокровный», на самом деле эти термины чрезмерно упрощены. Они отражают то, поддерживает ли животное температуру своего тела внутри себя или использует окружающую среду; но сегодняшние животные могут использовать целый спектр стратегий поддержания нужной температуры – даже понятие «нужной» температуры зависит от группы. Единственные теплокровные, или эндотермные, животные на сегодняшний день – это млекопитающие и птицы [60]. Почти все остальные относятся к холоднокровным, или эктотермным.

У эктотерм практически нет внутреннего источника тепла, поэтому они полагаются на окружающую среду, чтобы согреться или остыть. Эта стратегия присуща всем позвоночным; другими словами, все мы произошли от общих холоднокровных предков. Все животные вырабатывают некоторое количество тепла в результате повседневного метаболизма, но этого недостаточно, чтобы поддерживать тепло тела при колебаниях температуры. Преимущество зависимости теплообмена от окружающей среды, а не от внутреннего «огня» в том, что эктотермы куда более экономны с точки зрения своего метаболизма: им нужно меньше пищи. Некоторые крокодилы, например, едят всего несколько раз в год (но когда едят, то обычно до отвала).

Из недостатков эктотермии можно назвать ограничение температурным диапазоном окружающей среды. Некоторые эктотермы могут выдерживать большие колебания температуры тела, но только в определенных пределах. Есть веская причина, по которой в Антарктике нет амфибий или ящериц и очень мало насекомых. Только птицы приспособились оставаться на этом замерзшем континенте (и несколько полуводных млекопитающих, таких как тюлени). Еще один минус эктотермии – животные не могут поддерживать быстрые движения в течение длительного периода времени, они быстро выдыхаются.

Однако эндотермные млекопитающие и птицы могут жить практически где угодно, и они гораздо более активны. Помимо своего повседневного метаболизма они выделяют дополнительное тепло: часто это достигается путем сжигания жиров и сахаров, как угля в печи. А значит, они могут оставаться активными в течение более длительного периода времени, но и тут есть обратная сторона: эндотермы всегда голодны, и им необходимо регулярно питаться, чтобы поддерживать сжигание жира. Каждое современное млекопитающее и птица эндотермные. Эта особенность тесно связана с их экологией: от того, как они питаются, до того, где они живут, их размножения, внешнего вида и поведения. Совершенно новая, эта особенность сначала появилась у млекопитающих, а затем и у динозавров [61].

Чтобы выяснить, когда первые предки млекопитающих стали эндотермными, понадобятся навыки заправского детектива. Исследователи ищут подсказки в современных млекопитающих и птицах, в особенностях, которые связаны с теплокровностью.

Млекопитающие покрыты шерстью, а птицы – перьями, это нам известно с детства. За редкими исключениями, такими как киты – и даже у них в младенчестве есть небольшая щетина, – наличие изолирующего покрытия тела встречается у всех живущих сегодня эндотермов (у полностью водных млекопитающих и птиц эту роль выполняет слой жира). Мех редко сохраняется в летописи окаменелостей, потому что он не минерализуется. Только в исключительных обстоятельствах сохраняется волосяной покров. Самый старый бесспорный мех принадлежит млекопитающему юрского периода по имени касторокауда, с которым мы познакомимся в одной из следующих глав. Возраст этой находки составляет всего 160 миллионов лет, и в ней нет ничего удивительного – мех присутствовал у млекопитающих задолго до этого.

Доказательства того, что по крайней мере у некоторых терапсидов мог быть мех, – дерьмо. Если быть точнее, ископаемое дерьмо. В карьере к востоку от Москвы группа палеонтологов обнаружила окаменелые фекалии, называемые копролитами, размером с кошачий помет. Внутри обнаружили смесь фрагментов костей, рыбьей чешуи, кусочков насекомых и различных грибов и бактерий, что позволяет предположить, что оставило свое добро позднепермское плотоядное животное с гибкой диетой. Однако, что самое интересное, некоторые структуры внутри окаменелости похожи на волосы.

Волосы состоят из кератина, который не переваривается и поэтому теоретически может пережить путешествие по древнему кишечнику. Структуры в русском копролите по размеру и форме напоминают мех и могли принадлежать любому бедному существу, которое этот маленький зверек недавно съел. Все это вполне тянет на доказательство того, что у нескольких терапсидов в пермском периоде уже были какие-то волосы, пускай даже щекочущие усики. Однако эти структуры могут быть не более чем случайными формами в минералах копролита, или хитросплетениями грибов, или просто мусором