Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

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.

Эта схематичная картина эндотермии может поставить под сомнение тот факт, что первая эра млекопитающих была теплокровной. Но куда вероятнее то, что сама эндотермия, как и многие другие особенности, связанные с млекопитающими, возникла случайно. Ее не включили, как лампочку, одновременно сделав всех терапсидов теплокровными. Подобно множеству изменений в строении тела, усиленные метаболические изменения, вероятно, происходили с разной скоростью по всему древу терапсидов, от самого минимального увеличения в одних группах до больших скачков и изменений костной ткани в других. Но одно мы можем сказать наверняка – терапсидам не было равных по количеству радикальных физических перемен. Эти существа, несомненно, были законодателями эволюционных мод.

То, что терапсиды приобрели так много адаптаций на столь раннем этапе истории жизни на Земле, – одно из главных открытий за последние 100 лет. Но как группа они также представляют собой концептуальную проблему. Эволюция беспорядочна. Новые способы изучения окаменелостей раз за разом доказывают нам, что мы не можем проследить нашего самого раннего предка, потому что на самом деле мы не знаем, кто кого породил в генезисе биологической жизни. Мы привыкли представлять себе группы животных как матрешку, каждая из которых гнездится в более крупной, более инклюзивной группе, имеющей общих предков, чтобы однажды добраться до самой крупной из них: нашего последнего общего клеточного прародителя (интересно, что эпохальное исследование, посвященное поиску нашего последнего универсального общего предка, или LUCA, предполагает, что он возник почти так же давно, как и сама Земля, более четырех миллиардов лет назад12).

Нам нравятся более простые повествования. Мы хотим, чтобы одна адаптация приводила к другой, как на конвейере. Но картина серьезных изменений в эволюции в меньшей степени напоминает конвейерную линию, а в большей – танец. Представьте, что все изменения в теле синапсидов подобны ряду исполнителей, держащихся за руки. Они собираются установить мировой рекорд по эндотермии, и для этого вся линия должна дойти до другого конца танцевального зала. Особо восторженный танцор бросается вперед, но его удерживают руки более медлительных исполнителей. Только идя нога в ногу, вся танцевальная труппа может добраться до дальней стены и получить приз.

Эту аналогию привел один из самых плодовитых авторов и исследователей терапсидов Том Кемп. Он назвал это коррелированной прогрессией и использовал ее, чтобы визуализировать то, что мы часто с трудом принимаем: возможно, существует не единое четкое накопление черт, ведущих к теплокровности – или любой другой особенности, – а список отдельных изменений, которые происходят с разной скоростью в разных группах. По мере того, как изменений становится все больше, появляется совершенно новый организм по другую сторону танцевального зала.

Это хорошая аналогия, но она может навести на мысль, что все танцоры непременно хотят попасть на другую сторону танцевального зала. Но у естественного отбора нет цели. Как тиран, он вознаграждает или отбраковывает, исходя из прихотей выживания.

Правильнее представить, что эволюционная линия танцоров состоит из пятилетних детей, в темноте играющих в музыкальные стулья.

Карьеры по-прежнему предоставляют лучшие возможности заглянуть в глубь времен. Многие из наших первых находок были сделаны в результате раскопок в поисках строительных материалов, и эта традиция продолжается и по сей день. Мы находим