Генетики разобрались в истории саблезубых кошек. И объединили два вида в один
Международная группа исследователей частично проследила историю саблезубых кошек (Machairodontinae). Они отделились от общего предка всех кошачьих около 20 миллионов лет назад. Также ученые подтвердили данные палеонтологов и показали, что один из родов саблезубых кошек — гомотерии (Homotherium) — вымер в Европе не 300 тысяч лет назад, как считалось ранее, а около 28 тысяч лет назад. При этом оказалось, что два вида гомотериев, Homotherium latidens и Homotherium serum, обитавшие в Евразии и Северной Америке, на деле были одним видом. Исследование опубликовано в Current Biology, кратко о нем рассказывается в редакционной статье Nature.
Саблезубые кошки — одни из самых узнаваемых представителей вымершей мегафауны эпохи плейстоцена. Предположительно, они появились в Африке около 20 миллионов лет назад, а вымерли — около десяти тысяч лет назад в Америке. Название они получили из-за выступающих верхних клыков, которые у некоторых видов достигали 20 сантиметров. Предположительно, с их помощью кошки могли одновременно перегрызать основные кровеносные сосуды у крупной добычи.
Роды гомотерии и смилодоны (Smilodon) — представители двух триб саблезубых кошек. Рост гомотериев, по-видимому, был около 1,1 метра, то есть они достигали размеров современных львов. Гомотерии, вероятно, охотились на крупную дичь в виде носорогов и молодых хоботных, а их вымирание могло быть связано с исчезновением травоядной мегафауны. Предположительно, гомотерии вымерли в Африке около 1,5 миллионов лет назад. Раньше считалось, что в Евразии они вымерли около 300 тысяч лет назад, но в начале 2000-х в Северном море были обнаружены останки, возраст которых составил 28 тысяч лет. Последние гомотерии жили на территории Северной Америки и исчезли около десяти тысяч лет назад. Смилодоны обитали в обеих Америках с 2,5 миллиона до десяти тысяч лет назад. Предположительно, они произошли от евразийских саблезубых кошек, мигрировавших в Америку. Как и гомотерии, смилодоны были размерами с современного льва, но у них было более мощное телосложение.
Авторы нового исследования частично отсеквенировали, частично реконструировали митохондриальные геномы трех гомотериев и одного смилодона. Кости двух гомотериев были найдены в Канаде; кошки жили ранее 50 тысяч лет назад и относились к виду H.serum. Третий гомотерий обитал в Северной Европе около 28 тысяч лет назад и принадлежал к виду H.latidens. Смилодон, окаменелости которого проанализировали ученые, относился к крупнейшему виду саблезубых кошек, Smilodon populator, и обитал на территории Чили около 11 тысяч лет назад.
По оценкам ученых, саблезубые кошки отделились от других кошачьих около 20 миллионов лет назад, а расхождение между трибами, к которым принадлежали гомотерий и смилодон, произошло около 18 миллионов лет назад. Также, исследователи подтвердили данные палеонтологов, и показали, что гомотерии существовали в Евразии до эпохи позднего плейстоцена. Возможно кошки вымерли на континенте около 300 тысяч лет назад, а потом его заселили американские гомотерии, которые окончательно исчезли 28 тысяч лет назад. Авторы исследования показали, что евразийские и американские гомотерии, которых относили к отдельным видам H.latidens и H.serum генетически практически идентичны. По-видимому, они представляли собой один вид, расселившийся в Евразии и мигрировавший в Северную Америку. Поэтому ученые предложили отнести гомотериев к одному виду H.latidens. Тем не менее, по мнению других исследователей этот вывод преждевременный и стоит подождать, не найдутся ли другие окаменелости в Европе.
Ранее исследователи выяснили, как охотились смилодоны Smilodon fatalis. Они поджидали добычу в засаде, а потом бросались на нее, заставляли лечь и несколькими укусами убивали.
И отползли от источника звука
Группа исследователей из Китая, США и Южной Кореи выяснила, что нематоды Caenorhabditis Elegans, которые чувствуют звук всем телом, реагируют не на абсолютное звуковое давление, а на его градиент. Из-за этого они способны различать и избегать звуки, которые издают небольшие беспозвоночные хищники, но не реагируют на более громкий шум. Кроме того, такой механизм восприятия градиента звукового давления, по-видимому, общий для многих животных, включая других беспозвоночных и млекопитающих. Работа опубликована в Current Biology. У нематод Caenorhabditis Elegans, как и у многих беспозвоночных, нет органов слуха, но они могут чувствовать звук и уползать от него, то есть проявлять отрицательной фонотаксис. В 2019 году Адам Илифф (Adam Illiff) из Мичиганского университета с коллегами показали, что звуковые вибрации черви ощущают всем телом, а их наружные покровы — кутикула — работают примерно как барабанная перепонка позвоночных. Тогда ученые определили механосенсорные нейроны червей, которые, вероятно, преобразуют звуковые волны в нервный импульс. И выяснили, что воспринимают черви именно колебания воздуха: мутанты, которые не чувствовали вибрацию субстрата, все равно проявляли фонотаксис. Теперь Цань Ван (Can Wang) из Хуачжунского университета науки и технологий (он принимал участие и в прошлом исследовании) и его коллеги из Китая, США и Южной Кореи выяснили, как именно нематоды чувствуют звук. Они размещали рядом с головой нематод динамики разных размеров и включали звуки разной громкости и частоты. Когда ученые помещали маленький динамик диаметром 0,5 миллиметра на расстоянии одного миллиметра от головы нематоды (что примерно равняется длине тела червя), и включали на нем звук частотой 1 килогерц и громкостью 80 децибел, черви разворачивались и ползли в противоположную от звука сторону. Но когда этот динамик заменили на больший, диаметром 3 миллиметра, нематоды не реагировали, хотя звук был таким же. Даже когда громкость увеличивали до 110 децибел или меняли частоту на большую или меньшую, нематоды не меняли траекторию своего движения. Исследователи обнаружили, что кутикула червей вибрирует сильнее всего от звука из маленького динамика. С помощью кальциевой визуализации авторы оценили активность механосенсорных нейронов, которые и реагируют на звуковые колебания. Их активность уменьшалась с увеличением размера динамика, даже если громкость звука была одинаковой. На звук из трехмиллиметрового динамика нейроны червей не реагировали. Также ученые выяснили, что звук из маленького динамика создает наибольший градиент звукового давления в теле нематод — это измерили с помощью миниатюрного микрофона. Давление звука, проходящего через среду, снижается с течением времени, — и в голове червя, которая ближе всего к динамику, оно выше, чем на конце его тела. Если источник звука небольшой, звуковое давление уменьшается быстрее, и таким образом градиент звукового давления по телу червя получается больше. Чтобы изменить звуковой градиент, авторы размещали динамики на разном расстоянии от головы червя — чем ближе был динамик, тем резче градиент. Абсолютное звуковое давление в области головы нематод тем временем не менялось. Черви демонстрировали наиболее устойчивые слуховые реакции только в ответ на резкий градиент. Градиент звукового давления коррелировал и с движением червей, и с вибрацией кутикулы, и с активностью механосенсорных нейронов. Нематоды живут в гниющих листьях на земле, где им могут повстречаться разные беспозвоночные хищники. По всей видимости, именно их звуки — стрекотание, шуршание или шелест крыльев — и могут слышать черви, а вот более громкие звуки от источников большего размера для них не так важны. Градиент звукового давления возникает и в тимпанальных органах кузнечиков, и в заполненной жидкостью улитке млекопитающих. В случае последних этот градиент, по всей видимости, необходим, чтобы активировались механочувствительные волосковые клетки улитки. То есть активация чувствительных к звуку нейронов происходит у разных животных по одному принципу. Ранее ученые обнаружили, что эпигенетическая память позволила нематодам C. elegans избегать патогенных бактерий даже спустя четыре поколения. То есть одни черви встретились с бактерией, выяснили, что она опасна, и стали ее избегать, а их детям и внукам уже не потребовалось проверять бактерий на себе — они избегали их сразу благодаря унаследованным модификациям гистонов.