Слуховая «специализация» оказалась поздним приобретением китообразных

Современные китообразные разделяются на зубатых китов, которые способны слышать в ультразвуковом диапазоне, и усатых китов, которые, наоборот, общаются с другими особями с помощью инфразвука. Французские биологи, исследовав черепа древних китообразных, полуводных протоцет, показали, что способности слышать разные диапазоны частот у современных китов развились уже после того, как они окончательно эволюционировали в морских животных. Исследование опубликовано в Current Biology.

Молекулярные исследования показали, что китообразные — близкие родственники парнокопытных и, по-видимому, произошли от одного предка. Древнейшее найденное до сих пор китообразное, пакицет, жившее около 50 миллионов лет назад, было похоже на собаку с длинным хвостом, которое, вероятно, охотилось на пресноводных животных. С китами это существо роднило строение зубов и устройство уха, хотя пакицет был сухопутным животным и был приспособлен к тому, чтобы слышать в воздухе, а не в воде. Более поздние китообразные, протоцетиды, жившие примерно 48-35 миллионов лет назад, жили в неглубоких лагунах и вели полуводный образ жизни. У них были развитые конечности, которые могли поддерживать тело на суше, в то же время туловище у них по форме напоминало дельфинье. Базилозавры, обитавшие в период 41-35 миллионов лет назад, были уже полностью водными животными.

Разделение между зубатыми и усатыми китами произошло, по-видимому, около 34 миллионов лет назад. Усатые киты утратили зубы, а на верхней челюсти у них появились роговые пластинки — китовый ус — через которые они процеживают планктон. Усатые киты способны слышать под водой, в инфразвуковой области, однако каким образом киты улавливают звуки, неизвестно. В отличие от усатых, у зубатых китов остались хорошо развитые зубы. Они хорошо слышат в другой части диапазона, ультразвуковой. Зубатые киты воспринимают звуки через горло и нижнюю челюсть, и затем звуки передаются через наполненную жиром полость во внутреннее ухо. В отличие от сухопутных животных, у китов увеличена улитка, отдел внутреннего уха, отвечающий за восприятие и распознавание звуков.

Авторы нового исследования изучили черепа двух протоцетид — древних китообразных, которые вели полуводный образ жизни и обитали около 45 миллионов лет назад у побережья Западной Африки. Биологи сделали компьютерную томографию костей и реконструировали строение внутреннего уха древних китообразных. Затем они сравнили реконструкцию с внутренним ухом современных зубатых и усатых китов, а также их сухопутных родственников — парнокопытных.

Оказалось, что строение внутреннего уха у протоцетид по морфологическим характеристикам было больше похоже на орган современных парнокопытных, а не китов. Авторы работы опровергли гипотезу, утверждающую, что древние китообразные, в отличие от своих наземных родственников слышали в ультразвуковой области и уже пользовались эхолокацией. Ученые предполагают, что узкая «специализация» усатых и зубатых китов, позволяющая им слышать в ультразвуковом и инфразвуковом диапазонах соответственно, появилась уже после того, как киты полностью эволюционировали в морских животных.

Ранее исследователи выяснили, как зубы у усатых китов редуцировались до китового уса. Они изучили череп древнего кита, жившего около 25 миллионов лет назад, и обратили внимание на необычный характер износа зубов. По всей видимости, кит засасывал беспозвоночных и мелких рыб из воды. В итоге, как предполагают авторы, это привело к редукции зубов за ненадобностью.