Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

каждым новым свидетельством, каким бы незначительным оно ни было, наша картина древней жизни проясняется и уточняется. Иногда, как в случае с мезозойскими млекопитающими, она полностью преобразуется.

Юрский период важен для нас еще и потому, что в нем зародились современные группы млекопитающих. Мы обычно называем две основные группы живущих сегодня млекопитающих: сумчатые и плацентарные. Однако для них есть более технические названия, которые охватывают вымершие боковые ветви, жившие в мезозое. Метатерии – это сумчатые и все вымершие группы млекопитающих, наиболее к ним близкие. Их родственная группа – эутерии – включает плацентарных млекопитающих и животных, более тесно связанных с ними, чем с метатериями. Вместе они составляют подкласс териев, или живородящих, к которым принадлежим мы и все млекопитающие, за исключением однопроходных.

Ходят споры о том, когда разошлись пути эутериев и метатериев, но предки живородящих определенно жили в юрском периоде. Первая описанная окаменелость млекопитающего, скромная челюсть, похожая на челюсть опоссума, которую нашли в Англии, несомненно, восходит к основанию дерева териев.

Один спорный претендент на звание первого эутерия происходит из отложений Яньляо. Это млекопитающее по имени юрамайя, и правда крошечное существо, полностью отвечает стереотипным представлениям о «землеройкообразных» зверьках. Передняя половина животного распростерлась на плите так, будто ее прихлопнули как муху. Однако не все согласны с тем, что юрамайю можно отнести к эутериям. Только касательно мелового периода мы можем быть уверены, что две наши современные группы млекопитающих пошли независимыми эволюционными путями.

Около 160 миллионов лет назад терии не представляли собой ничего особенного. Их зубы были сложными, да, но с точки зрения экологических инноваций их тела не предполагают, что они присоединились к экоморфологической тусовке, которая разгоралась у них под носом.

При этом нельзя сказать, что у мезозойских млекопитающих изменились исключительно зубы и конечности. В частности, одна биологическая перестройка превратила уши млекопитающих в нечто неслыханное, такого не было ни в одной другой группе четвероногих. Хотя в юрский период, несомненно, процветали маммалиформы, «истинные» млекопитающие не остались в стороне.

Окаменелости первых млекопитающих особенно важны потому, что они могут рассказать нам об изменениях в одной очень существенной области черепа: ухе. Ухо – единственная часть тела млекопитающего, которая изучалась так же тщательно, как и зубы. Для этого есть веская причина, которую мы впервые затронули в главе 7. Однако ей дело не ограничивается.

Современные млекопитающие могут слышать звук в диапазоне, значительно превосходящем возможности других четвероногих. Звуковые частоты измеряются в герцах, и люди могут слышать от 20 до 20 000 Гц. С возрастом мы теряем способность слышать более высокие частоты, потому что теряем тонкие «волоски» в ушах. Даже в наши лучшие годы человеческий слух довольно посредственен по сравнению с остальными млекопитающими, мы не улавливаем ни особенно высокие, ни низкие частоты. Чего не скажешь про наших братьев: среди них есть такие, кто развил слух до невероятных высот.

Самые высокие частоты обнаруживаются летучими мышами и дельфинами. Некоторые летучие мыши могут слышать на частоте до 200 килогерц (это 200 000 Гц), а дельфины – 275 килогерц. У морских млекопитающих диапазон слышимости тоже доходит до крайности, но противоположной: синие киты общаются с помощью низких рокочущих звуков, частотой ниже 10 Гц. На суше слоны ногами чувствуют звук на огромных расстояниях и могут улавливать вибрации частотой всего 14 Гц.

Этот невероятный слух стал возможен благодаря естественному отбору, который уделил ушам млекопитающих особое внимание. Это сверхчувство оказало огромное влияние на поведение млекопитающих и их экологию, изменив то, как они охотятся и общаются: исследователи не могли остаться в стороне и попытались выяснить, как эволюционировали уши. Их трансформация приобрела невероятный и весьма неожиданный характер.

Звук – это, по сути, колебания воздуха. Сначала он достигает наше наружное ухо, ушную раковину или мочку уха, которая направляет звук и помогает нам точно определить, откуда звук исходит. В отличие от большинства млекопитающих, у которых есть ушные раковины, наши неподвижны, даже у людей с впечатляющими раковинами. Зато ваш котик повернет свои уши, стоит ему услышать малейший шорох пакетика с кормом.

Звук проходит по слуховому проходу и ударяет по барабанной перепонке. Это начало среднего уха. У млекопитающих в среднем ухе есть три крошечные косточки, которые передают звук во внутреннее ухо: молоточек, наковальня и стремечко, самые маленькие кости в теле. Они не просто передают сообщения извне, они усиливают их. В то время как у других четвероногих есть только стремечко, млекопитающие обзавелись еще двумя костями, значительно улучшив восприятие звука. Эффект подобен разнице между ударом по мячику ладонью или клюшкой для гольфа. Ударьте по нему клюшкой Айрон № 9 [97], и он полетит дальше, красиво и плавно.

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,