Особенности походок древних позвоночных
Когда речь идет об эволюции локомоции у млекопитающих и их предков, обыкновенно первое, что бросается в глаза, — это устройство конечностей, пишет polit.ru. То есть их переход из положения в некоторой растопыренности — по бокам от туловища — в положение непосредственно под туловищем.
Поскольку положение «ноги в стороны» характерно и для большинства современных существ с рептильным строением (конечно, для тех, у которых ноги вообще есть) и современных хвостатых амфибий, их и принято было, чаще всего, использовать как современный аналог при моделировании способов передвижения немаммальных синапсид (животных, принадлежащих к той обширной группе, из которой и произошли млекопитающие). При этом, так как основным способом движения для современных рептилий и хвостатых амфибий является изгибание из стороны в сторону, эту же модель молчаливо предполагали и для предков млекопитающих. Эволюция способов передвижения синапсид (и изменения подвижности их позвоночника) при этом выстраивалась так: от рептильной модели и изгибания из стороны в сторону у древних синапсид к перемещению конечностей под туловище и развития сжатия-растяжения, изгибания в передне-заднем направлении, а не в латеральном. Если изгибы позвоночника рептилии скорее напоминают маятник, то изгибы позвоночника млекопитающего больше похожи на пружину.
В статье «Adaptive landscapes challenge the ‘lateral-tosagittal’ paradigm for mammalian vertebral evolution», опубликованной журналом Current Biology, группа ученых, однако, обратила внимание не на изменение положения конечностей, а на особенности позвоночного столба и позвонков рептилий, млекопитающих и немаммальных синапсид. И это дало совершенно иную картину. Если какие-то из примитивных немаммальных синапсид (скажем какие-то архаичные «пеликозавры») и использовали «рептильный» способ передвижения, то делали это только на очень низких скоростях: в режиме неспешной прогулки. Свойства позвоночного столба этих животных оказались довольно отличными от его свойств как у современных рептилий, так и у млекопитающих, а значит, и способы передвижения, которые наши древнейшие предки использовали, должны были отличаться от используемых в этих двух современных группах.
Позвоночник немаммальных синапсид оказался гораздо более жестким и менее подвижным, чем у большинства современных животных. Наиболее близкими из современных существ (в плане подвижности позвоночного столба) были архаичные новозеландские гаттерии, как полагают авторы исследования, именно в силу их архаичности. Видимо, жесткий позвоночник с жестко сцепленными позвонками был исходно присущ наземным четвероногим (как минимум амниотам — неамфибийным наземным четвероногим) и позволял им адаптироваться к земной гравитации. Вернее, он позволял им, несмотря на эту гравитацию, сохранять крупные размеры. Сами исследователи говорят об этом вскользь, не развивают мысль, останавливаясь только на крупных размерах древних животных и не учитывая других факторов. Однако, видимо, именно примитивное латеральное (по бокам от туловища) расположение конечностей в сочетании с крупными размерами и способствовало появлению или сохранению такого жесткого, несгибаемого позвоночника. Такое расположение увеличивало нагрузку на мышцы, увеличивало их объём и требовало жесткой основы для мышц, позволяющих отрывать массивное тело от почвы. Этой основой и становился жесткий позвоночник (это лишь мои предположения, но выглядит всё правдоподобным образом, во всяком случае, мне кажется, что боковое расположение конечностей сыграло здесь свою роль).
В дальнейшем же, возможно, именно эта изначальная малоподвижность позвоночника приводит к появлению оригинальных аллюров у пермских четвероногих. Даже у четвероногих, уже в значительной мере переведших конечности под туловище. Так, известный из Перми ихновид (вид, описанный по остаткам следов) Sukhonopus producer, вероятно, относившийся к парейязаврам, видимо, уже в значительной мере распрямил конечности. На его следах мы не видим волочащегося хвоста, а значит, тело животного было приподнято сравнительно высоко над землей, а конечности в значительной мере подведены под него. В прочем, если Sukhonopus producer действительно был парейязавром, вероятнее другое объяснение: парейязавры не отличались большими размерами хвостов. Хвост сухонопуса мог быть просто слишком миниатюрен, что бы оставить след. Однако о парейязаврах и без того известно, что некоторые из них, скажем с осторожностью, в значительной мере перевели конечности в положение под туловище (хотя, разумеется, далеко не все). При этом сухонопус демонстрирует уникальную походку: он перемещается иноходью, переставляя попарно правые и левые конечности.
Видимо, как отмечают авторы исследования, о котором я рассказываю, увеличение гибкости позвоночника произошло вместе с уменьшением размеров животных. Причем наращивание гибкости шло совершенно независимо в разных группах, а современные рептилии с их изгибающимся из стороны в сторону позвоночником оказываются, в таком случае, столь же далеки от исходной модели, как и современные млекопитающие.
Еще один любопытный момент, который обнаружили исследователи, изучая изменения подвижности позвоночника, — это значительно большая, чем у немаммальных предков, приспособленность переднего сегмента позвоночника млекопитающих к скручиванию. Как, в общем, довольно справедливо, предполагают ученые, это изменение может быть результатом адаптации к ходу за шерстью. Развитие же внешних покровов (той же шерсти) они связывают с развитием эндотермии (теплокровности). Последнее мне кажется не вполне справедливым: млекопитающие произошли от намного более крупных предков, для которых при наличии эндотермии проблемой могло быть не сохранение тепла, а наоборот, избавление от его избытков, так что наличие или отсутствие шерсти не обязательно указывает на эндотермность. Видимо эндотермными были дицинодонты, сохранявшие при этом вполне архаичный жесткий немаммальный позвоночник и, стало быть, скорее всего не имевшие развитых внешних покровов.
Впрочем, это всего лишь детали. Как бы то ни было, новое исследование показывает, насколько кажущиеся очевидными аналогии на самом деле могут быть обманчивыми, насколько неверную картину они могут давать.