Окаменелости шлемоголового свистуна указали на теплое прошлое Антарктиды
На острове Сеймур в Антарктике впервые обнаружили останки амфибии из рода шлемоголовых свистунов (Calyptocephalella). Род существует и по сей день, но его представители сейчас встречаются только на территории Чили. Вероятно, что 40 миллионов лет, когда найденный шлемоголовый свистун был жив, климат в части Антарктиды был примерно таким же, как в Вальдивских лесах Чили в наши дни, — умеренным и влажным. Научная статья опубликована в Scientific Reports.
Антарктида долгое время наряду с Австралией, Южной Америкой, полуостровом Индостан и некоторыми другими частями суши входила в состав континента Гондваны. В мезозое Гондвана начала распадаться, а в кайнозое этот процесс завершился. Одним из последних, около 41 миллиона лет назад (в эоцене), появился пролив Дрейка между Антарктидой и Южной Америкой.
Хотя считается, что это событие привело к резкому похолоданию климата в Антарктике (через пролив прошло холодное течение по кругу, который до того не мог замкнуться), ученые предполагают, что ледниками материк стал покрываться еще до открытия пролива. Аргументом в пользу этой точки зрения служит то, что останков млекопитающих эпохи эоцена в Антарктиде нашли очень мало, а животных, не способных поддерживать постоянную температуру тела — амфибий, рептилий и пресноводных рыб — не обнаруживали.
На острове Сеймур в северной части Антарктики в ходе раскопок 2011–2013 годов шведские и аргентинские исследователи нашли череп и подвздошную кость амфибии из отряда бесхвостых — впервые в этой географической области Останки измерили и подвергли сканирующей микроскопии, чтобы получить детальное изображение их поверхности. Строение костей сравнили с данными компьютерной томографии скелетов других амфибий с сайта Morphosource.
Ученые установили, что останки животного из Антарктики принадлежали земноводному из семейства Calyptocephalellidae, его центральному роду — шлемоголовых свистунов (Calyptocephalella; также существуют свистуны и андские свистуны, но они представляют собой отдельные семейства). До наших дней дожил только один вид шлемоголовых свистунов — Calyptocephalella gayi. Он обитает во влажных лесах Чили. В миоцене и эоцене представители рода встречались еще и в аргентинской части Патагонии, но затем вымерли — предположительно, из-за того, что климат там стал суше и прохладнее.
Ученые собрали данные о среднемесячных температурах и количестве осадков в местности, где сейчас обитают шлемоголовые свистуны. Главным образом это смешанные Вальдивские леса в предгорьях чилийских Анд. На основе этой информации исследователи сделали вывод, каким мог быть климат на территории, где обнаружили нового Calyptocephalella.
Получилось, что 40 миллионов лет назад на севере Антарктики должно было выпадать не менее 900 миллиметров осадков за год, средняя температура самого холодного месяца не должна была опускаться ниже 3,75 градуса Цельсия, а самого теплого — 13,79 градуса. Вероятно, современные местообитания шлемоголовых свистунов станут удобной моделью для изучения климата Антарктики, каким он был в эоцене.
Участки суши, которые сейчас составляют Южный континент, были покрыты растительностью около двухсот миллионов лет. За это время там успело смениться множество экосистем. О том, какие еще палеонтологические объекты обнаружили на острове Сеймур и других частях региона, читайте в материале «Зеленая Антарктида».
Светлана Ястребова
В работе использовали образцы четырех парантропов из Южной Африки
Научная группа из десяти стран выполнила масс-спектрометрический анализ протеомов зубной эмали четырех особей южноафриканских плейстоценовых гоминин возрастом около двух миллионов лет. Это позволило определить их пол, а также подтвердить таксономическое положение и значительную внутривидовую вариабельность. Препринт статьи доступен на ресурсе bioRxiv. Эволюционные и таксономические взаимоотношения вымерших африканских гоминин значительно затруднено, во многом из-за отсутствия молекулярных данных. По морфологическим признакам не всегда удается даже определить, обусловлены наблюдаемые вариации половым диморфизмом, или принадлежностью к разным видам или подвидам. Для жившего около 2,8–1 миллиона лет назад в Южной Африке Paranthropus robustus, родственного австралопитекам или принадлежавшего к ним, филогенетические отношения с другими таксонами и природа внутривидовой вариабельности остаются предметом дискуссий. В частности, большинство исследователей считают Paranthropus монофолетическим таксоном, однако морфологические сходства между южноафриканскими P. robustus и Australopithecus africanus, а также восточноафриканскими P. aethiopicus и Au. afarensis указывают на возможность парафилии или даже межвидового скрещивания. В то же время, значительная вариабельность эмалево-дентинного соединения в зубах может быть признаком таксономической неоднородности P. robustus. Высокоточные ответы на подобные вопросы дает анализ древней ДНК, однако ее не удавалось успешно добыть из образцов африканских гоминин старше 18 тысяч лет. Поэтому исследователи из Великобритании, Германии, Дании, Испании, Канады, Кении, Норвегии, США, Франции и Южной Африки под руководством Йеспера Ольсена (Jesper Olsen), Ребекки Акерманн (Rebecca Ackermann) и Энрико Капеллини (Enrico Cappellini) воспользовались анализом протеома зубной эмали, фрагменты которого сохраняются значительно дольше (раньше их удавалось получить из окаменелостей гигантопитека, денисовца, Homo antecessor из Атапуэрки и Homo erectus из Дманиси). В работе авторы использовали четыре образца зубной эмали, предположительно принадлежащих разным P. robustus, из старейших отложений Сварткранса в Колыбели человечества на севере ЮАР возрастом 1,8–2,2 миллиона лет. Из них извлекли аминокислотные фракции и исследовали их жидкостной хроматографией с высокопроизводительной тандемной масс-спектрометрией. Получилось от 4600 до 8500 совпадений пептидного спектра, покрывающих от 540 до 780 аминокислотных позиций (425 у четырех особей совпадали) из 8–10 специфичных для эмали белков. Некоторые из них — ALB, AMELX, COL17A1, ENAM и MMP20 — были найдены во всех образцах. Результаты удалось воспроизвести в независимой протеомной лаборатории. На подлинность восстановленных последовательностей указывали степень гидролиза пептидных связей, характерная для функционирования эмали как замкнутой системы; схожие аминокислотные профили во всех образцах без значимого количества стороннего материала; диагенетические изменения аминокислот, соответствующие возрасту и географии, а также характерные для палеоантропологического материала паттерны фрагментации пептидов. Особи SK 850 и SK 835 были однозначно идентифицированы как самцы парантропа, поскольку содержали множественные пептиды, специфичные для белка AMELY, ген которого расположен в половой Y-хромосоме. По соотношению AMELX из X-хромосомы и AMELY в общей подборке, а также морфологическим признакам оставшихся особей SK 830 и SK 14132 определили как самок. Попытка филогенетической реконструкции по полученным молекулярным данным показала, что четыре изученных образца Paranthropus ближе к кладе Homo, чем к любым другим приматам: у них обнаружили 17 специфичных для гоминид однонуклеотидных полиморфизмов, лишь у двух их которых (COL17A1-636 и ENAM-137) аллельное состояние отличалось от людей современного типа, неандертальцев и денисовцев. Реконструкция филогенетического дерева методом максимального правдоподобия и байесовского анализа определила Paranthropus как внешнюю группу по отношению к кладе сапиенсов, неандертальцев и денисовцев. Все вместе эти виды формируют более крупную кладу, не включающую никаких других современных гоминид. При этом SK 850, SK 14132 и SK 830 оказались филогенетически крайне близки, а SK 835 был от них более отдален. Эти результаты валидировали с использованием альтернативных подходов и референтных баз данных. Дополнительный морфометрический анализ эмалево-дентинного соединения двух лучше сохранившихся образцов — SK 835 и SK 830 — однозначно показал, что они принадлежат Paranthropus и отличаются от Australopithecus и ранних Homo. При этом они значительно отличались друг от друга и имели сходства с другими группами парантропов, что свидетельствует о высокой внутривидовой вариабельности P. robustus. Полученные данные демонстрируют информативность восстановления белков зубной эмали раннеплейстоценовых африканских гоминин и возможность с их помощью различать половой диморфизм и таксономические отличия, пишут авторы работы. В 2020 году немецкие исследователи представили данные компьютерного моделирования черепов двух детенышей афарских австралопитеков. Оно позволило сделать вывод, что их мозг был структурно похож на обезьяний, но развивался так же долго, как человеческий, что ставит под сомнение существовавшие гипотезы по этому поводу.