- Отряд: Cetacea Brisson, 1762 = Китообразные
- Читать: Рекорды Китообразных
Бегемоты китам роднее свиней
Филогенетический анализ эволюционного древа разрушил родственные связи
бегемотов и свиней. Согласно последним исследованиям, китов и бегемотов можно
считать двоюродными братьями, а свинья с последними даже рядом не стояла.
Джессика Теодор (Jessica M. Theodor) из Университета Калгари (Канада) и Джонатан Гейслер (Jonathan H. Geisler) из Университета южной Джорджии (США) пришли к выводу, что ближайшие родственники бегемотов не свиньи, а киты. Убедиться в этом ученым помогли данные морфологического и ДНК-анализа костей скелета бегемотовых (Hippopotamidae) и китообразных (Cetacea).
Кто же ближайшие родственники бегемота: свиньи или киты?
Жизнь бегемота: Бегемоты очень хорошо приспособлены к жизни в воде, где они и проводят большую часть жизни. Кожа этих животных не покрыта волосами, и единственная защита от солнечных лучей - слизь розоватого цвета, которую выделяют кожные железы. Все основные события жизни бегемота происходят под водой: спаривание, рождение детенышей и даже их вскармливание. Бегемот может находиться под водой до 30 минут, но потом должен всплыть на поверхность, чтобы набрать воздух в легкие. В воде бегемоты практически не плавают, предпочитая ходить по дну или плыть, не прилагая усилий, по течению.
На страницах журнала Nature ученые вступили в полемику с профессором Тевиссеном (J. G. M. Thewissen) из Северо-западного университета Огайо (США), также изучающим проблему родственных отношений бегемотов и китов. В 2007 году группа ученых под руководством профессора Тевиссена провела морфологический анализ новой находки ископаемого скелета Индохиуса. Этот вымерший род парнокопытных семейства Раоэлид считается прямым предком китов. Профессор Тевиссен тогда пришел к выводу, что Индохиус действительно очень близок китам. Правда, он не брат им и не отец, а скорее племянник. Но при этом профессор пришел к выводу, что бегемоты, которые до того считались эволюционными дедушками Индохиуса и китов, на самом деле скорее их правнучатые племянник. Зато у бегемота Тевиссена появилась эволюционная сестра - свинья. Этот тезис и оспаривает доктор Теодор. По ее мнению, использование генетического анализа позволило ей привести доказательства того, что киты все же ближайшие родственники - «двоюродные братья» - бегемотов.
Новые доказательства родственных связей бегемотов и китов
Кроме генетических у бегемотов и китообразных есть и другие сходные особенности. Доктор Теодор считает, что адаптация к водной среде и у тех, и у других очень сходна - то есть они унаследовали способность обитать в воде от общего предка, ведущего наземно-водный образ жизни. Уже потом киты развили одну из его способностей, полностью освоив водную среду обитания. Ученые приводят этому несколько доказательств. Во-первых, по словам доктора Теодор, у бегемотов появился пахиостоз (утолщение) конечностей, и это позволило им ходить по дну, а не всплывать на поверхность. А уже потом у бегемотов появилась слуховая булла, такая же, как и у китообразных. Этот орган обеспечивает способность слышать под водой. Слуховая булла бегемотовых и китообразных имеет уникальное строение. Она заметно толще и плотнее, чем у других млекопитающих, и служит для улучшения звукопроницаемости.
Эволюция китообразных - пахиостоз конечностей и развитие слуховой буллы, по слова доктора Теодор, происходила в такой же последовательности, как у бегемотовых. Только китообразные утратили конечности, но сохранили пахиостоз костей, препятствующий всплыванию этих дышащих с помощью легких животных. И это, по мнению доктора Теодор, говорит не только о близкой родственной связи китов и бегемотов, но и о существовании у них общего предка.
Как сегодня известно палеонтологам, все ранние киты были хищниками с острыми зубами, такими как у современных дельфинов и касаток. Но в какой-то момент в процессе эволюции предки усатых китов стали «миролюбивыми» и заменили зубы роговыми пластинками, которые отфильтровывают пищу из морской воды, как гигантское сито. Но такое важное изменение в образе жизни китов не могло произойти в одночасье. Как именно это происходило, до недавнего времени ученым было не совсем понятно, и пролить свет на этот процесс помогла новая находка ископаемых китовых останков в пустыне в Перу.
Киты - вторичные морские животные. Это значит, что их далекие предки когда-то вышли на сушу, а потом снова вернулись в океан. Самый древний предок китов, известный сегодня, - найденный в Пакистане пакицет , живший 48 млн лет назад. Он был еще полностью сухопутным млекопитающим. В новой работе палеонтологи исследовали останки кита, найденные в перуанской пустыне и датируемые возрастом 36 млн лет. Вид получил название Mystacodon selenensis . Он был длиной около четырех метров и имел зубы. Строение тела Mystacodon таково, что позволяет отнести его к переходной форме от зубатых китов, сохранивших еще признаки своих сухопутных предков, к беззубым (усатым) китам.
Так, строение бедренной кости у найденного животного указывает на наличие у него крошечных задних ног, оставшихся от четвероногих земных предков китов. Это было большим сюрпризом для ученых, так как показало, что полная потеря конечностей заняла у китов немного больше времени, чем считалось. Ученые предполагали , что киты потеряли конечности 41 млн лет назад, и значит, их, скорее всего, потерял их общий предок. А теперь получается - 36 млн лет назад, на пять млн лет позже. Это значит, что усатые и зубатые киты начали свою эволюцию с задними лапами и постепенно избавились от них независимо друг от друга.
Кроме этого Mystacodon уже начал приобретать современные черты китов: его голова была сплющена, как и у современных усачей. У самых ранних китов суставы в передних плавниках были похожи на локти, которые гнулись, - наследство времени, когда эти плавники были ногами. Mystacodon , как и современные киты, уже не мог сгибать и разгибать эти суставы.
Изнашивание зубов древнего кита показало, что он скорее уже всасывал добычу, а не раздирал и жевал ее. И это уже было важным шагом к переходу к фильтрованию еды и полной потере зубов.
Как говорят ученые, скелет Mystacodon selenensis имеет черты, которые определяют его как первого усатого кита, появившегося после раскола древней группы китов -
Китообразные (морские свиньи, киты и дельфины), как бы странно это не казалось, произошли от сухопутных предков. На это указывает множество признаков, самыми вескими из которых являются физические особенности строения тела китообразных. Среди таких можно отметить кости плавников, которые схожи по строению с костями конечностей наземных млекопитающих. Большинство обитателей моря хладнокровны, в то время как китообразные относятся к разряду млекопитающих и способны самостоятельно поддерживать температуру тела. Также, большинство рыб, во время движения, изгибают хвостовой плавник горизонтально, в то время как для китообразных, также как и для наземных млекопитающих, характерны изгибание позвоночника и движение хвоста в вертикальной плоскости (снизу вверх). И, конечно же, самым ярким сходством и весомым доказательством является дыхание при помощи легких атмосферным воздухом.
Долгое время ученые не могли объяснить, каким образом наземные животные эволюционировали в морских, так как не было найдено никаких останков (ископаемых) переходных видов. Но, в 1992 году был открыт пакицет – хищное животное, жившее около 48 миллионов лет назад, приспособившееся к поиску пищи в воде. Именно это открытие дало возможность заполнить пробелы в эволюции китообразных и нарисовать более полную картину их перехода к водному образу жизни.
На сегодняшний день большинство ученых сходится на том, что китообразные произошли от парнокопытных животных, которые перешли к полуводному образу жизни около 50 миллионов лет назад. Далее теория о происхождении дельфинов, китов и морских свиней несколько расходится.
По одной из версий, китообразные эволюционировали от группы млекопитающих, называющейся «мезонихии». Существа, которые относятся к этой группе, внешне похожи на собак с более крупной и вытянутой головой, питаются рыбой, но при этом у них есть копыта, как оленей или коров. Место обитания животных – вокруг моря Тетис (теперь часть Азиатского субконтинента и Средиземное море), охотились в прибрежных болотах, а также в эстуариях. Вследствие длительного пребывания в воде их тело начало изменятся – появились сглаженные мощные хвосты, тело стало более обтекаемым, начал исчезать волосяной покров, под кожей появился толстый слой жира, передние конечности со временем превратились в плавники, а задние полностью деградировали. Для облегчения дыхания во время охоты ноздри переместились выше и превратились в дыхала.
Более новые данные базируются на молекулярно-генетических исследованиях и свидетельствуют о том, что «родственниками» китообразных являются современные бегемоты (гиппопотамы, отряд парнокопытных). Эти животные до сих пор ведут полуводный образ жизни и проводят большинство времени в воде, а на сушу выходят только на несколько часов для кормежки. Предполагается, что семейство Бегемотовых – одно из ответвлений в ходе эволюции китообразных. Некоторые ученые даже предлагают объединить парнокопытных и китообразных, а также признать существующим монофилетический таксон, который включает две эти группы и дать ему название Cetartiodactyla.
Самые новые исследования показывают, что китообразные не являются прямыми потомками мезонихид. Согласно последним открытиям сначала парнокопытные отделились от общих с мезонихидами предков и только тогда эволюционировали в китообразных. Другими словами, прото-китообразные – это ранние формы парнокопытных, сохранившие некоторые из характерных признаков мезонихид, которые были утрачены самими парнокопытными в ходе эволюции.
Уже в течение достаточно долгого времени учёные уверены, что около 50 миллионов лет назад предки китов и дельфинов топтали копытами сушу где-то там, где сейчас находится южная и юго-восточная Азия. Позднее по каким-то причинам - скорее всего, в поисках пищи — эти звери ушли в воду и на протяжении последующих нескольких миллионов лет превратились в современных китообразных, ныне населяющих все земные океаны. Наиболее древние млекопитающие, давшие начало современным морским гигантам, известные на сегодняшний день, имели перепончатые задние лапы, могли существовать как на суше, так и в водной среде и своим внешним видом напоминали скорее крокодилов.
Кто был последним более или менее сухопутным предком этих предков китов и дельфинов, в течение долгого времени установить не удавалось. На этот счёт высказывались самые разнообразные гипотезы. Среди древних предков в разное время оказывались бегемоты, верблюды, «копытные волки» мезонихии и даже псообразные хищники, например, медвежьи и куньи, родственниками которых являются другие обитатели морей - моржи и тюлени.
Более поздний анализ окаменелых зубов явных предков китов показал их родство всё-таки с копытными. На близкие отношения семейств указывает и сходство протеинов двух современных отрядов млекопитающих, в частности, белков их иммунной системы. Тем не менее, кто именно был предком китов и дельфинов, а главное, зачем им понадобилось возвращаться в море, оставалось неизвестным.
Похоже, учёным удалось найти «пропавшее звено» в эволюции китообразных. И судя по всему, в воду китов загнал не голод, а страх.
Известный специалист по эволюции китов Ханс Тьюиссен из Северо-Восточного медицинского колледжа Университета Огайо и его коллеги из США и Индии опубликовали в Nature результаты исследования почти полного скелета существа, найденного несколько десятков лет назад в Кашмире индийским геологом Ранго Рао.
Древнее млекопитающее, названное индохиусом (Indohyus, сейчас в этом роде выделяют два вида), не было прямым предком современных китов, но было ближайшим родственником всех китообразных, по сравнению с которым все остальные парнокопытные - родственники двоюродные. Индохиусов относят к доисторическому семейству раоэллид (Raoellidae) отряда парнокопытных, и именно это семейство находится в прямом родстве с предками китов, дельфинов и морских свиней, ныне составляющих целый отряд китообразных.
Индохиус, которого изучали Тьюиссен и его коллеги, жил на территории нынешнего Кашмира 48 миллионов лет назад. Тогда здесь находились берега древнего мелководного моря Тетис, уже переставшего к тому моменту быть одноименным океаном. Окаменевшие останки индохиуса были обнаружены в отложениях со дна древней реки, оказавшейся сейчас высоко в горах.
Изучив строение зубов этого древнего млекопитающего, ученые пришли к выводу, что оно скорее было травоядным, нежели хищным, и добывало себе пищу на берегу.
В водоемах же индохиус находил убежище от хищных тварей, угрожавших его жизни.
Внешне похожий на помесь енота и оленя, древний брат китообразных имел длину около 80 сантиметров и, судя по всему, большую часть времени проводил в воде. На это указывают, в частности, тяжёлые кости конечностей, помогавшие животному удержаться на дне. Судя по всему, индохиус, подобно бегемотам, предпочитал плескаться на мелководье.
Скелет Indohys"а
Заштрихованные части скелета реконструированы на основании данных о строении тела парнокопытных из семейства raoellids.
На близкое родство индохиуса и китов указывают внешне неприметные, но очень убедительные для палеонтологов детали. В частности, речь идёт о строении утолщённой зонтичной кости (involucrum), относящейся к области среднего уха. По словам самого Тьюиссена, как только он увидел её, ему стало понятно, что перед ним - самый близкой родственник китов, известный науке. Кроме того, похожим оказалось и строение предкоренных зубов индохиуса и предков современных китов. Прежде такое сходство замечал и Джонатан Гейзлер из Университета Южной Джорджии, однако тех результатов было недостаточно, чтобы сделать твёрдое заявление о родстве китов и раоэллид.
Чтобы установить рацион питания индохиуса, палеонтологи изучили строение его зубов. До сих пор ученые много спорили по поводу адаптации китообразных к употреблению рыбы и мяса - произошла ли она до прихода млекопитающих в океан или после. По мнению многих эволюционистов, само возвращение этих парнокопытных в воду преследовало только одну цель - охоту (точнее, рыбалку).
Тем не менее, анализ относительного содержания стабильных изотопов углерода и кислорода, содержащихся в эмали зубов млекопитающих, показал обратное.
Основываясь на этих фактах, Тьюиссен выдвинул гипотезу о том, что древние предки китов и дельфинов вовсе не думали покорять водные пространства, а попросту бежали туда, гонимые хищными преследователями. Механизм питания рыбой и планктоном выработался много позже.
