Палеонтологи обнаружили у вымерших рептилий межпозвоночные диски
Палеонтологи выделили пять типов межпозвоночных суставов у вымерших и ныне живущих рептилий, птиц и млекопитающих, и проследили за их эволюционным развитием. По всей видимости, плоские позвонки и межпозвоночные диски независимо возникли и у вымерших рептилий, и у ранних млекопитающих, хотя раньше диски считали особенностью только последних. Затем из этих суставов сформировались шаровидные суставы современных рептилий и фиброзные суставы птиц. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Поскольку мягкие ткани в ископаемых сохраняются плохо, суставы вымерших позвоночных зачастую мало изучены. Относится это и к межпозвоночным суставам — эволюционное происхождение межпозвоночных дисков (фиброзно-хрящевой прослойки в центре сустава) долго не могли установить, а сами диски считали уникальной особенностью млекопитающих.
Отсутствие межпозвоночных дисков у других позвоночных предполагали из-за формы их позвонков: у млекопитающих сочленения этих костей плоские (платицельные), а у современных рептилий — вогнутые с одной стороны и выпуклые с другой (процельные, если выгнуты назад, и опистоцельные, если выгнуты вперед). Такие позвонки формируют подвижный шаровидный сустав, кости которого покрыты тонким хрящом и разделены прослойкой синовиальной жидкости.
Однако у ископаемых рептилий форма позвонков отличается и не подходит для шаровидного сустава. Похоже, что первые позвонки были амфицельными (двояковогнутыми), а в середине их пронизывал нотохорд — гибкий стержень из хрящеподобного вещества. Тем не менее межпозвоночный диск — пластинку из студенистого ядра в центре и фиброзного кольца вокруг него — у рептилий до сих пор не находили.
Ученые из Германии, Канады, США и Франции под руководством Тани Винтрих (Tanja Wintrich) из Боннского университета исследовали позвонки 19 таксонов млекопитающих, других синапсид и рептилий, ныне живущих и вымерших. С помощью поляризационной микроскопии изучали хрящи на поверхностях костей и расположение хондроцитов, и в результате выделили пять типов межпозвоночных суставов.
Первый тип — амфицельные позвонки с фиброзным кольцом на периферии сустава и нотохордом, который проходил сквозь позвонки. Такой тип суставов характерен для гаттерий и, видимо, является предшественником всех остальных типов суставов. Второй — амфицельные позвонки с прообразом межпозвоночного диска. Пластинка состоит из фиброзного кольца и студенистого ядра, которое закрыло отверстие в позвоночнике и, вероятно, произошло из нотохорда. Такие суставы встречаются только у вымерших таксонов: ихтиозаров и плакодонтов.
Третий тип — платицельные позвонки с настоящими межпозвоночными дисками, характерные для ныне живущих и вымерших млекопитающих. Четвертый — процельные и опистоцельные позвонки чешуйчатых рептилий с гиалиновым хрящом, сустав которых, видимо, заполнен синовиальной жидкостью. И наконец, процельные и опистоцельные позвонки с неподвижным фиброзно-хрящевым суставом современных птиц.
Затем ученые провели филогенетическую реконструкцию предковых форм, чтобы проследить эволюцию межпозвоночных суставов среди амниот. Оказалось, что закрытие нотохондрального канала и возникновение межпозвоночного диска произошло в истории амниот дважды: у терапсид («звероподобных рептилий») и у ранних диапсид (например, у ихтиозавров).
Затем позвонки уплощались в платицельные, а межпозвоночные диски формировались окончательно — это произошло независимо у ранних млекопитающих, эозавроптеригий (к ним относятся плезиозавры) и архозавроморфов (крокодиломорфов и большинства динозавров). У крокодилов и лепидозавров (к ним относятся ящерицы и змеи) параллельно межпозвоночный диск редуцировался и сформировался синовиальный шаровидный сустав. У дромеозавров и птиц хрящевая прослойка тоже редуцировалась, сменившись фиброзным соединением позвонков.
Группа Винтрих исследовала только дорсальную часть позвоночника, так как она меньше других отличается у разных таксонов. Эволюцию же целого позвоночника проследили палеонтологи из Гарвардского университета. Они выяснили, что отделы появлялись в следующем порядке: сначала шейный, затем грудной, а последним — поясничный.
Алиса Бахарева
Он жил около 230 тысяч лет назад
Палеонтологи описали новый вид аллигаторов, который жил на территории Таиланда около 230 тысяч лет назад. Он получил название Alligator munensis. Судя по строению черепа этой рептилии, она предпочитала охотиться на добычу с твердым панцирем, в первую очередь брюхоногих моллюсков. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Scientific Reports. В современной Азии обитают представители сразу трех семейств из отряда крокодилов. Здесь можно встретить несколько видов настоящих крокодилов (Crocodylidae); гангских гавиалов (Gavialis gangeticus) и гавиаловых крокодилов (Tomistoma schlegelii) из семейства гавиаловых (Gavialidae); и китайского аллигатора (Alligator sinensis) из семейства аллигаторовых (Alligatoridae). Однако в недалеком прошлом азиатские крокодилы, гавиалы и аллигаторы были еще более разнообразными. Например, в прошлом году специалисты описали вымершего гавиала Hanyusuchus sinensis, который жил на юге Китая в бронзовом веке и, возможно, окончательно вымер всего несколько столетий назад. Команда палеонтологов под руководством Густаво Дарлима (Gustavo Darlim) из Тюбингенского университета имени Эберхарда и Карла обнаружила свидетельства существования еще одного недавно исчезнувшего азиатского вида из отряда крокодилов. В центре внимания исследователей оказался хорошо сохранившийся череп аллигатора длиной около двадцати сантиметров, обнаруженный на северо-востоке Таиланда в 2005 году. Возраст находки был оценен примерно в 230 тысяч лет. Внимательное изучение образца показало, что строением целого ряда костей он заметно отличается от черепов всех известных аллигаторов, современных и вымерших. В результате Дарлим и его коллеги пришли к выводу, что череп принадлежал неизвестному ранее виду аллигаторов, который был ближайшим родственником китайского аллигатора. Он получил название Alligator munensis — в честь реки Мун, около которой нашли образец. Зубы A. munensis не сохранились. Тем не менее, увеличенные альвеолы в задней части челюстей указывают, что в них располагались крупные зубы, подходящие для дробления панцирей добычи. А широкая затупленная морда обеспечивала мощный укус. Таким образом, аллигатор из Таиланда мог быть специализированным охотником на животных с твердым панцирем, в первую очередь, брюхоногих моллюсков. Впрочем, не исключено, что он переходил на столь узкий рацион только в определенные периоды года, а в остальное время ел более разнообразную пищу. Интересно, что ранние представители семейства аллигаторов, скорее всего, были специалистами по добыче с твердыми панцирями, однако впоследствии расширили свой рацион и стали хищниками-универсалами. Таким образом, A. munensis в некоторой степени вернулся к предковому состоянию. Авторы также отмечают, что в отряде крокодилов регулярно и независимо друг от друга появлялись виды с дробящими зубами. Однако до наших дней ни один из них не дожил. Возможно, A. munensis был последним из них. Ранее мы рассказывали о том, как ученые проанализировали генетический материал субфоссильных остатков рогатых крокодилов Voay robustus с Мадагаскара и пришли к выводу, что эти рептилии приходятся родственниками настоящим крокодилам (род Crocodylus), а не тупорылому крокодилу (род Osteolaemus), как считалось ранее.