Палеонтологам удалось найти место, в котором росла знаменитая зубная спираль геликоприона еще в конце XIX века. А вот определить, какой длины были челюсти и как они смыкались между собой помогли высокие технологии и образец этого существа уникальной сохранности.
Красивая, но уже не верная реконструкция геликоприона
Строение крупной пермской хрящевой рыбы Helicoprion больше века интриговало ученый мир своими зубами, собранными в спираль наподобие циркулярной пилы.
В самом конце 19 века знаменитый российский ученый, академик Александр Петрович Карпинский описал Helicoprion по зубной спирали, найденной незадолго перед тем в Пермской губернии. Кроме зубов и хрящей от животного ничего не сохранилось, по ним Карпинский и решил, что имеет дело с представителем хрящевых рыб.
По его мнению, зубная спираль находилась на рыле акулоподобной рыбы и использовалась ею в схватках для обороны и нападения. Но поскольку никаких иных остатков геликоприона не существовало, об истинности этого предположения оставалось только гадать.
Необычная спиральная структура продолжала волновать палеонтологов и в дальнейшем. Ее предлагали считать раскладной, наподобие игрушки «тещин язык», и помещали в самые разные места на голове рыбы, а иногда даже переносили на плавник. Со временем число известных образцов зубных спиралей росло, но ясности не прибавлялось.
Исследования ученых разных стран во второй половине ХХ века уже уверенно помогли сказать, что эту спираль следует размещать на конце нижней челюсти. Были предложены и способ ее роста, и высказаны предположения о том, кем геликоприон мог питаться.
Одним из наиболее хорошо сохранившихся экземпляров считается найденный в штате Айдахо в 1950 году образец возрастом 270 млн лет и описанный в 1960-х годах. При диаметре в 23 сантиметра он включает в себя 117 тонких острых зазубренных зубов и, что самое главное, спираль сохранилась вместе с хрящами нижней и верхней челюсти.
Именно этот экземпляр стал предметом исследования сотрудников Музея естественной истории Айдахо и ряда других ученых. Прибегнув к компьютерной томографии и просветив рентгеном и спираль, и окружающую ее породу, ученые получили трехмерное изображение обеих челюстей геликоприона и наконец-то смогли понять, как смыкались между собой челюсти и куда входила эта спираль. Оказывается, он входил глубоко в рот и при коротких челюстях, при их смыкании, как бы «прокручивался», несколько поворачиваясь.
«Когда мы получили изображение, то сразу увидели на нем верхнюю и нижнюю челюсти животного, а также зубную спираль, – рассказал доктор Лейф Тапанила, доцент кафедры наук о Земле университета Айдахо. – Впервые мы смогли очень ясно рассмотреть, как зубная спираль соотносилась с челюстями. Представьте себе, что вместо языка у вас во рту есть эта спираль. Из нижней челюсти вверх торчало не больше десятка зубов, которыми можно кусать, все остальные зубы сдвигались внутрь спирали и не использовались. Это как если бы ваши молочные зубы, которыми вы кусали, когда были моложе, не выпали». Таким образом, в отличие от акул, у которых зубы все время обновляются, геликоприон сохранял все зубы постоянно. Любопытно, что в верхней челюсти зубов не было, и «циркулярная пила» геликоприона беспрепятственно кромсала пойманную добычу.
Построив 3D-модель челюстей, ученые смогли понять, как работало все это устройство. «Когда рот закрывался, зубная спираль прокручивалась назад, нарезая мясо, которое рыба откусывала, – сообщил Тапанила. – Каждый зуб в спирали был очень тонким и острым, с треугольными зубчиками, и напоминал нож для стейков. Такие зубы давали очень хороший, чистый срез».
Из более чем сотни известных остатков геликоприонов сломанные или изношенные зубы встречены лишь несколько раз. «Если бы эти рыбы питались жесткой или бронированной добычей, зубы, скорее всего, страдали более значительно. Это приводит нас к выводу, что геликоприоны, вероятно, ели мягкотелых животных вроде кальмаров. Очевидно, они охотились на кальмаров или их родственников, которые обитали в океане пермского периода», – сказали исследователи.
Говоря о систематика геликоприонов, доктор Тапанила отнес их не к акулам, как это было принято до последнего времени, а к другой группе хрящевых рыб – цельноголовым. В частности, верхняя челюсть Helicoprion, отпечатки которой удалось рассмотреть в снимках томографии, в двух местах срасталась с мозговым черепом, образуя с ним единую конструкцию, а это считается диагностическим признаком цельноголовых.
«Всегда считалось, что Helicoprion был акулой, но на самом деле он более тесно связан с Holocephali (цельноголовыми, или химерами), – рассказал ученый. – Главное, что роднит его с акулами – структура его зубов, а все остальное – это от Holocephali». Впрочем, признался палеонтолог, внешне геликоприон напоминал именно акулу, только с очень странной пастью.
По предварительным оценкам, носитель изученной зубной спирали достигал в длину четырех метров. Теперь в музее Айдахо собираются сделать его полномасштабное изображение. Впрочем, если судить по другим находкам, некоторые геликоприоны могли вырастать и до семи метров длиной, передает BBC.
«Это было очень необычное животное, не имеющее аналогов среди современной фауны, – добавил доктор Тапанила. – Возможно, это один из лучших примеров «обнадеживающих монстров» – порождений эволюционных процессов, отличающихся необычным строением тела, но в подавляющем большинстве случаев обреченных на провал».
Хотя в конце концов геликоприоны вымерли, все же в течение 10 млн лет они убедительно доказывали, что даже самые эксцентричные варианты строения могут быть вполне успешными, если они соответствуют конкретным условиям окружающей среды.
Профессор палеонтологии университета Флиндерса Джон Лонг полностью поддержал выводы коллег из Айдахо относительно геликоприона и его новых родственников. «Это исследование ставит точку в вековой тайне этого легендарного животного и подчеркивает, какие неожиданные формы могли принимать ископаемые цельноголовые», – отметил он.
«Безусловным достоинством данной статьи является находка челюстного сустава, которого в 1967 году не увидел изучавший этот образец Бендикс-Альмгрен, – рассказал в интервью для PaleoNews старший научный сотрудник Палеонтологического института РАН Олег Анатольевич Лебедев. – Положение сустава показало, что челюсть геликоприона была не длинной, как ее реконструировали ранее (в том числе и я) по аналогии с другими известными эвгенеодонтами, например, саркоприоном и орнитоприоном, а короткой. Это дало возможность очень привлекательно реконструировать биомеханику смыкания челюстей и, соответственно, обработки добычи, хотя этому уделено очень мало внимания».
Разные варианты расположения зубной спирали геликоприона от Карпинского (a) до авторов нынешней работы (l)
