Левая сторона черепа крокодиломорфа Pelagosaurus. Трехмерная реконструкция по данным компьютерной томографии, Julia Schwab
Костный лабиринт внутреннего уха крокодиломорфов становился все компактнее и толще по мере того как они из полуводных животных превращались в морских обитателей, сообщается в Proceedings of the National Academy of Sciences. У китообразных — млекопитающих, которые тоже стали вторичноводными, — сходные преобразования костного лабиринта начались уже после того как они перешли к полностью водному образу жизни.
Позвоночные животные возникли в воде, но затем часть их вышла на сушу. Затем часть сухопутных освоила воздушную среду (научились летать или хотя бы планировать), а часть вторично ушла в воду. Самый недавний и наиболее изученный пример перехода ко вторичноводности — китообразные. Представители этого отряда стали водными жителями около 45 миллионов лет назад, сохранилось немало их останков, что позволяет достаточно подробно восстановить анатомические изменения, которые происходили в то время.
До китообразных нишу крупных водных (в первую очередь морских) хищников занимали самые разные группы рептилий: плезиозавры, ихтиозавры, ряд крокодиломорфов и другие. Большинство их жило в мезозое (до наших дней сохранилась только одна ветвь крокодиломорфов — отряд крокодилы), то есть не менее 66 миллионов лет назад. Их тела сохранились в среднем не так хорошо, как останки древних китообразных. Поэтому о приспособлениях, которые позволили доисторическим рептилиям уйти в воду, известно не так много.
Международная группа палеонтологов во главе с Юлией Шваб (Julia Schwab) из Эдинбургского университета исследовала, как менялось у древних крокодиломорфов строение костного лабиринта внутреннего уха. Внутреннее ухо отвечает за слух и равновесие, а они зависят от плотности среды, в которой находится животное. Поскольку вода плотнее воздуха, слышать и поддерживать правильное положение тела сухопутным внутренним ухом не получится.
В костном лабиринте заключены три полукружных канала (часть вестибулярного аппарата) и улитка (обеспечивает слух). Форму этого образования изучали палеонтологи. Для этого они создали по данным компьютерной томографии трехмерные реконструкции черепов 13 талаттозухий — вымерших морских крокодиломорф юрского периода, а также Protosuchus haughtoni, Eopneumatosuchus colberti, верхнемеловой неозухии Shamosuchus djadochtaensis и 14 современных представителей отряда крокодилов. Затем исследователи сравнили пропорции конкретных частей костных лабиринтов разных видов и учли их систематическое положение, а также то, что известно об экологии этих крокодиломорфов.
Череп талаттозухии Pelagosaurus (A), положение левого костного лабиринта в нем (B) и вид костного лабиринта с разных сторон (C — G). Масштабные отрезки 1 см, Julia Schwab et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020
Строение костного лабиринта рептилий было разным в зависимости от их образа жизни. У сухопутных крокодиломорфов полукружные каналы были заключены в длинные тонкие выросты лабиринта, у полуводных видов (в том числе у современных крокодилов) эти выросты толще относительно своей длины, а сам лабиринт компактнее, а у морских, таких как талаттозухии, эти образования наиболее компактны. Подобная закономерность наблюдается и у китообразных.
Филогенетическое древо крокодиломорфов, чьи костные лабиринты исследовали в работе. Красным показаны лабиринты у сухопутных животных, желтым — у полуводных, голубым — у морских, Julia Schwab et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020
Нашлось и отличие эволюции костного лабиринта у крокодиломорфов. У них перестройка этой структуры, по-видимому, шла дольше, чем у китов. Сперва у этих рептилий возникли преобразования скелета туловища и конечностей, которые облегчали им плавание, а уже потом начало меняться строение внутреннего уха. По-видимому, перед уходом в море талаттозухии долгое время вели полуводный образ жизни. У китообразных, насколько сейчас известно, такого периода не было, они достаточно быстро потеряли связь с сушей. Кроме того, у предков современных китов сначала начал меняться костный лабиринт, и только после — посткраниальный скелет (все, что позади черепа).
Получается, что эволюционные преобразования могут иметь сходные конечную и начальную точки, но путь между этими точками порой отличается. Интересно будет выяснить, как менялись другие органы чувств у древних крокодиломорфов в зависимости от их образа жизни.
Для выхода на сушу позвоночным понадобились конечности более длинные и мускулистые, чем обычные плавники. У них появились ноги, и не случайно амфибий, зверообразных и рептилий объединяют в группу четвероногих — тетрапод. Одно из древнейших четвероногих, которое нашли на территории России, носит название Parmastega aelidae. Интересно, что оно вело водный образ жизни, сходный с таковым для крокодилов, но дышало жабрами, а не легкими, как большинство современных тетрапод.
Источник: Светлана Ястребова, N+1
