Палеонтологи показали, что древнейшие млекопитающие были специализированными хищниками, которые охотились на строго определенные типы насекомых, включая жуков. Об этом говорится в статье британских ученых из Бристольского университета, опубликованной в свежем выпуске журнала Nature.
Млекопитающие появились в конце триаса, около 220 миллионов лет назад. Долгое время считалось, что первые 50 миллионов лет своей эволюции они были неспециализированными насекомоядными существами и поедали без разбору всех членистоногих, попадавшихся у них на пути. Однако авторы статьи выяснили, что уже тогда млекопитающие занимали разные экологические ниши.
Внимание ученых привлекли челюсти и зубы двух млекопитающих, Morganucodon и Kuehneotherium, которые жили в самом начале нижней юры (около 200 миллионов лет назад) на территории современного Южного Уэльса. Палеонтологи вычислили, какую силу могла развивать жевательная мускулатура этих организмов, а также проанализировали строение их зубной эмали.
Оказалось, что давление, которое при укусе развивали средние моляры (коренные зубы) Morganucodon, было в двое больше, чем у Kuehneotherium. Последний по характеристикам своей зубной эмали напоминал современных летучих мышей, питающихся мухами и бабочками, а вот Morganucodon был больше похож на летучих мышей, в рацион которых входят насекомые с жесткими покровами, такие как жуки.
Открытие доказывает, что уже с самого начала млекопитающие специализировались на разных типах добычи. Kuehneotherium не способен был разгрызать надкрылья жуков (их в большом количестве находят в отложениях данного возраста), но зато мог ловить скорпионниц, ручейников и сетчатокрылых (бабочек в начале юры еще не было).
Нет необходимости говорить, что рыбы и млекопитающие дышат по-разному: одни живут в воде, другие — на суше, и хотя все-все нуждаются в кислороде, дыхательная система у этих существ подстроена под соответствующую среду обитания.
Но если сравнить зверей и птиц, которые живут за счет кислорода воздуха, то мы и тут обнаружим, что птицы дышат иначе, чем звери (хотя различия не столь велики, как с рыбами). И у птиц, и у млекопитающих есть легкие, и, казалось бы, дыхание должно происходить по известной схеме: вдохнули свежий воздух — насытили кровь кислородом — выдохнули использованный воздух. Однако у птиц насыщение крови кислородом происходит как на вдохе, так и на выдохе — за счет воздушных мешков, соединенных с
бронхами и заполняющихся воздухом при вдохе. В этих воздушных мешках воздух сохраняется до выдоха, а потом идет обратно тем же путем, через легкие, где отдает кислород в кровь. Такой способ дыхания называется двойным, и появился он у птиц для того, чтобы они не испытывали кислородного голодания во время полета.
Разумеется, биологов всегда интересовало, как птицы получили такое дыхание — досталось ли оно им в наследство от предков или же это позднейшее приобретение, понадобившееся для полетов. В 2010 году Коллин Фармер (Colleen Farmer) и ее коллеги из Ютского университета (США) обнаружили нечто подобное у аллигаторов и других крокодилов. То есть, возможно, эта способность была и у более древних рептилий. Однако легкие крокодилов отчасти напоминают легкие птиц, так что наличие у них «постоянного»
дыхания в каком-то смысле можно было предугадать.
Но вот в своей новой статье, появившейся в Nature, сообщают compulenta.computerra.ru и РИА Новости, исследователи пишут, что двойным дыханием пользуются также африканские степные вараны (Varanus exanthematicus). Это не было бы такой уж новостью, если бы не один факт: легкие варанов приспособлены к самому обычному перемежающемуся дыханию. Но это лишь на первый взгляд: с помощью компьютерной томографии удалось выяснить, что легкие варанов состоят из большой камеры, от которой отходят более мелкие и вытянутые
полости, расположенные параллельно друг другу. Число таких камер может достигать 11, а соединены они особыми отверстиями, которые пропускают воздух только в одну сторону.
Наполнив легкие водой со специальными частицами, за перемещениями которых можно было наблюдать, биологи увидели, что жидкость в большой камере перемещается туда и обратно, а в малых вытянутых движется действительно только в одном направлении. Результаты подтвердились, когда к нескольким живым рептилиям вживили специальные датчики, отслеживавшие поток воздуха в легких.
Благодаря такой системе камер с однонаправленным током воздуха в легких варанов поглощение кислорода может осуществляться без перерыва на выдох — хотя в данном случае это достигается с помощью иной анатомической уловки, нежели у птиц. То, что двойное дыхание нашли у варанов, указывает на древность этого феномена: таким дыханием могли пользоваться еще предки современных змей и ящериц, не говоря уже о птицах. Возможно, птицы действительно унаследовали принцип двойного дыхания от предков-рептилий;
впрочем, нельзя исключать и того, что этот «скилл» мог появляться независимо у разных групп животных.
«Похоже, что подобная система дыхания встречается гораздо чаще и была изобретена природой гораздо раньше, чем мы думали. Теперь мы знаем, что она характерна не только для птиц, и что все наши представления о роли и эволюции "проточной" системы дыхания не соответствуют действительности», — заявила Коллин Фармер.
В дальнейшем авторы работы собираются пристальнее исследовать другие группы пресмыкающихся в надежде обнаружить признаки двойного дыхания или хотя бы того, что оно было у них в прошлом. Тот факт, что у обычных ящериц, к примеру, ничего такого до сих пор не находили, ученых не смущает: по их словам, этот феномен вообще трудно заметить, если специально на нем не сосредотачиваться, и случай с варанами хороший тому пример.
Что же до того, зачем древним рептилиям понадобилось такое дыхание, то авторы работы объясняют это следующим образом. В те времена кислорода на Земле было не так уж много (в раннем триасе — 12% воздуха, а сейчас — 21%). И чтобы нормально двигаться, охотиться и т.д., древним рептилиям нужно было как-то усовершенствовать способ добычи кислорода. Что они и сделали. И вообще, возможно, знаменитый расцвет рептилий на Земле начался благодаря именно такому способу дыхания...