У останков маммалиаформа Microdocodon gracilis возрастом 165 миллионов лет полностью сохранился подъязычный аппарат — комплекс костей, которые поддерживают мышцы языка и глотки. Его строение у микродокодона оказалось почти таким же, как и у современных млекопитающих. Это означает, что Microdocodon gracilis имел мускулистую глотку и мог совершать сосательные движения, как и ныне живущие звери, но среднее ухо у него имело примитивное устройство. Статья опубликована в Science.
Млекопитающие произошли от синапсид (которых долгое время считали рептилиями), особенно масштабные изменения в процессе их эволюции претерпело строение черепа. Зубы стали отличаться по размеру и функциям (гетеродонтия), что позволило более эффективно измельчать пищу. Активное глотание зверям обеспечили подвижный язык и мускулистая глотка. Они же помогают млекопитающим всасывать жидкости, в частности, молоко. Диапазон движений мышц языка и глотки зависит от костей, к которым они крепятся, — подъязычного (гиоидного) аппарата.
Подъязычный аппарат включает в себя мелкие кости, которые у плацентарных млекопитающих лежат в толще мышц и подвижно соединены друг с другом. У цинодонтов, от которых, по-видимому, происходят млекопитающие, гиоидный аппарат малоподвижен и не позволяет глотать небольшие порции. Есть отличия и в строении среднего уха. Его кости (молоточек, наковальня и стремечко) образуются из остатков жаберных дуг, соседних с теми, из которых формируется подъязычный аппарат. У ныне живущих млекопитающих, включая однопроходных, они не связаны с нижней челюстью, а у цинодонтов срастались с ней.
Сотрудники Ляонинского музея палеонтологии, Йельского университета, Чикагского университета и Боннского университета, возглавляемые палеонтологом Чан-Фу Чжоу (Chang-Fu Zhou), описали животное, у которого подъязычный аппарат был устроен почти как у современных зверей, а среднее ухо — как у их предков. При раскопках рядом с деревней Вухуа (Wuhua) в китайской провинции Внутренняя Монголия они обнаружили скелет ранее не известного маммалиаформа. Он сохранился практически полностью, так, что у него остались даже кости подъязычного аппарата. Это удача, учитывая, что от туловища сохранилось всего 6 сантиметров, а от хвоста — 8 сантиметров.
Находку отнесли к докодонтам — тупиковой группе маммалиаформов, живших с середины юры до раннего мела. (Некоторые русскоязычные источники относят их к млекопитающим, но авторы описываемой статьи — нет). Поскольку животное было существенно мельче многих других известных представителей этой группы, ему дали название микродокодон. Возраст останков оценили в 165 миллионов лет, что соответствует средней юре.
Докодонты имели хорошо дифференцированные зубы. Это верно и для Microdocodon gracilis, который, по всей видимости, питался насекомыми. Также из формы его скелета и строения костей исследователи заключили, что животное было весьма подвижным и хорошо лазало по деревьям.
Останки других докодонтов, найденные до сих пор, не давали понять, как у них был устроен подъязычный аппарат. Новые останки микродокодона позволили ответить на этот вопрос. Он имел подвижные сочленения и принципиально по устройству не отличался от подъязычного аппарата современных млекопитающих — то есть в теории обеспечивал такое же глотание и сосание, какое можно увидеть у собаки или любого другого зверя.
Таким образом, продвинутое устройство подъязычного аппарата было характерно уже для таких древних маммалиаморфов, как докодонты (но предками млекопитающих они не являются). Тем не менее, они сохранили примитивное строение среднего уха: его кости по-прежнему сохраняли контакт с нижней челюстью. Это неожиданно, учитывая, что обе структуры имеют близкое происхождение.
Один из авторов исследования, Бхарт-Анджан Бхуллар (Bhart-Anjan S. Bhullar), отмечает: «Подъязычный аппарат и кости среднего уха — производные скелета жабр и рта первобытного позвоночного, с помощью которых дышали и поглощали пищу наши рыбоподобные предки. Обладающий сочленениями, подвижный гиоид Microdocodon сосуществует с архаично устроенным средним ухом, по-прежнему прикрепленным к нижней челюсти. Получается, что формирование облика современных млекопитающих включало несколько стадий, во время которых древние структуры последовательно приобретали новое назначение».
Некоторые вымершие млекопитающие, напротив, обнаруживали более примитивные черты, чем предполагали исследователи. Многобугорчатое Litovoi tholocephalos, останки которого нашли в Трансильвании, имело очень маленький мозг, по объему сравнимый с мозгом цинодонтов. Причиной этого, скорее всего, послужила изоляция вида: он обитал на острове, где эволюция нередко идет в сторону уменьшения тела или отдельных органов.
Светлана Ястребова