Жевание у млекопитающих отделилось от слуха ещё в мезозое

У предков млекопитающих слуховой и жевательный аппараты были буквально неразделимы, а у современных зверей они полностью разделены. Когда же случилась эта анатомическая революция, освободившая две системы друг от друга и позволившая каждой из них совершенствоваться в своём направлении? Новая находка показывает, что это случилось ещё до вымирания динозавров.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Science.

Жевательный и слуховой аппараты расположены в черепе так близко не случайно. У предков млекопитающих это был буквально один и тот же комплекс, развившийся из жаберных дуг рыб. И до сих пор развитие обоих систем регулируют во многом одни и те же гены. Но у современных зверей они анатомически разделены: слуховые косточки не соединяются с челюстью. Вероятно, это разделение позволило млекопитающим лучше приспособить жевательный аппарат для жевания, а слуховой – для улавливания звуков.

Когда же произошёл этот эволюционный прорыв? Ещё недавно у учёных совсем не было данных на этот счёт. Млекопитающие – ровесники динозавров, но большинство мезозойских зверей известны лишь по сохранившимся зубам (напомним, что зубная эмаль – самая твёрдая ткань в организме).

Найденные останки оказались удивительно полными.
Иллюстрация Mao Fangyuan.

Теперь же палеонтологи описали древнейший вид, у которого слуховые и жевательные кости уже полностью разделены. Он относится к началу последнего периода мезозойской эры – мелового.

Вид получил название Origolestes lii. Он относится к группе симметродонтов, заявившей о себе ещё в триасовом периоде. Ископаемое было найдено на северо-востоке Китая, в ареале так называемой биоты Жэхэ (Jehol Biota).

Исследователи обнаружили несколько скелетов. Судя по их расположению, животные отошли в мир иной спокойно, а их трупы не потревожили падальщики. Проще говоря, этим существам ничего не откусили ни до, ни после смерти. Такая высокая сохранность останков позволила судить не только о том, какие кости были у O. lii, но и о том, каких костей у него не было.

Древние млекопитающие позволили изучить важный эволюционный прорыв.
Иллюстрация Zhao Chuang.

Палеонтологи реконструировали трёхмерное строение черепа этих зверей с помощью микротомографии высокого разрешения. Построенные модели среднего уха, вероятно, являются самыми подробными, которые только существуют для мезозойских млекопитающих. По ним палеонтологи выяснили, что слуховые косточки у этого вида не имели костной связи с нижней челюстью.

Исследователи также изучили общее строение черепа, нижней челюсти и зубных рядов у O. lii, а также износ зубов обнаруженных особей. Оказалось, что нижняя челюсть у них совершала свободные и разнообразные кусательные и жевательные движения.

"Разнонаправленные движения нижней челюсти во время жевания, вероятно, стали одним из факторов отбора, который вызвал отрыв слуховых косточек от зубной кости и меккелева хряща", – говорит первый автор статьи Фанюань Мао (Fangyuan Mao) из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Китайской академии наук.

Реконструкция скелета представителя вида Origolestes lii.
Иллюстрация Mao Fangyuan.

Такое анатомическое новшество, вероятно, позволило слуховому аппарату эволюционировать в сторону восприятия высокочастотных звуков, а жевательному – освоить разнообразные движения, позволившие расширить рацион.

По строению среднего уха O. lii похож на современных млекопитающих. Однако, что любопытно, у него присутствует надугловая кость (suprangular bone), которой у современных млекопитающих нет (но она есть у остальных наземных позвоночных). Биологи пока не могут сказать точно, была ли эта кость полностью утрачена в процессе эволюции млекопитающих или редуцировалась в некую современную анатомическую деталь. Ответить на этот вопрос помогут будущие исследования.