Североамериканских саблезубых гомотериев назвали охотниками на молодых мамонтов
Палеонтологи реконструировали рацион и охотничьи повадки гомотерия Homotherium serum — крупной саблезубой кошки, которая обитала в плейстоцене на территории Северной Америки. Анализ микроизноса и изотопного состава зубов этих хищников показал, что они охотились на крупных травоядных, обитавших на травянистых равнинах, например, молодых мамонтов. При этом они применяли уникальную для кошек охотничью стратегию — загоняли добычу, причем нередко действовали группами. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Current Biology.
Саблезубые кошки (Machairodontinae), которые появились на планете около шестнадцати миллионов лет назад и заселили все континенты кроме Австралии и Антарктиды, относятся к числу самых известных доисторических животных. Тем не менее специалисты все еще многого о них не знают. Например, остается не до конца ясным, какую добычу предпочитали разные виды и как именно на нее охотились.
Команда палеонтологов во главе с Ларисой Десантис (Larisa R.G. DeSantis) из Университета Вандербильта решила восстановить рацион и охотничье поведение гомотерия Homotherium serum. Этот вид саблезубых кошек размером с современного льва (Panthera leo) обитал в Северной Америке и вымер несколько десятков тысяч лет назад.
Одним из ценнейших источников информации о североамериканских гомотериях является пещера Фризенхан (Friesenhahn Cave) в штате Техас, где были обнаружены скелеты примерно тридцати особей разного возраста. Помимо этого, специалисты нашли здесь остатки предполагаемой добычи этих хищников — молодых мамонтов Колумба (Mammuthus columbi). Судя по всему, гомотерии разделывали этих хоботных, а затем переносили наиболее мясистые куски туши в расположенное в пещере логово.
Чтобы получить более детальную информацию о том, как именно кормились H. serum, Десантис и ее коллеги изучили микроизнос хищных зубов четырнадцати особей из пещеры Фризенхан. Оказалось, что североамериканские гомотерии, в отличие от львов и пум (Puma concolor), не разгрызали кости. При этом на их зубах исследователи нашли следы кормления как жесткой, так и мягкой пищей.
Такая картина микроизноса зубов не имеет аналогов среди современных крупных кошек и гиен. По мнению исследователей, она объясняется тем, что H. serum регулярно охотились на толстокожих травоядных — например, молодых мамонтов в возрасте до двух лет, чьи кости обнаружены в пещере Фризенхан. Разделывая убитую жертву, гомотерии сначала вскрывали толстую кожу, а затем поедали мясо — то есть их зубы контактировали как с жесткими, так и мягкими тканями, что и отразилось на износе хищных зубов.
На следующем этапе Десантис с соавторами провели изотопный анализ эмали зубов восьми H. serum из пещеры Фризенхан. Аналогичную процедуру провели с зубами восьми молодых мамонтов Колумба и одного вымершего тапира Tapirus veroensis из той же пещеры. Исследователи оценили концентрацию стабильного изотопа 13C, который часто используется в качестве маркера рациона ныне живущих и исчезнувших видов. Эти данные сравнили с концентрацией 13C в остатках других ископаемых животных, которые жили на территории Техаса 250-11 тысяч лет назад.
Судя по изотопному составу эмали, североамериканские гомотерии охотились в основном на травоядных, которые населяли открытые травянистые равнины и кормились С4-растениями. Концентрация 13C в остатках молодых мамонтов Колумба однозначно указывает, что именно они были главными жертвами этих саблезубых кошек. Впрочем, гомотерии могли поедать и взрослых мамонтов или бизонов. На травоядных, живших в лесах или редколесьях и питавшихся C3-растениями, эти хищники тоже охотились, однако их доля в рационе была намного ниже. Похожие результаты ранее продемонстрировал анализ стабильных изотопов близкого вида саблезубых кошек, H. latidens, жившего в Испании в раннем плейстоцене (возможно, оба этих вида гомотериев представляют собой один).
Интересно, что другие североамериканские крупные кошки (ныне живущая пума, вымерший американский лев (Panthera atrox) и саблезубая кошка Smilodon fatalis), судя по концентрации 13C, являются или являлись охотниками на обитателей лесов и редколесий. Это же верно и для других видов из рода Smilodon.
Десантис и ее коллеги полагают, что уникальная специализация североамериканских гомотериев на добыче с травянистых равнин позволяла им избегать конкуренции с другими кошачьими, в первую очередь со смилодонами, которые охотились в лесистой местности. Она также отразилась на их способе охоты (скорее всего, H. serum не нападали из засады, а загоняли жертв, возможно, группами) и анатомии (клыки у этих кошек стали короче и шире, так что позволяли кусать и удерживать жертв, а тело приобрело адаптации к умеренно быстрому бегу на длинные дистанции). По мнению исследователей, охотничьи повадки североамериканских гомотериев были уникальны и представляли собой нечто среднее между способом охоты гепардов (Acinonyx jubatus) и пятнистых гиен (Crocuta crocuta).
Саблезубые виды появлялись не только среди кошачьих, но и в других группах млекопитающих. В их число входил, например, так называемый сумчатый саблезубый тигр Thylacosmilus atrox из отряда спарассодонтов, который обитал в Южной Америке. Однако современные исследования показывают, что этот зверь вовсе не был хищником, а скорее питался падалью.
Сергей Коленов
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.