Эволюционный успех ян-рукокрылых объяснили открытым каналом Розенталя

Зоологи обнаружили важное отличие между двумя современными группами рукокрылых. Оказалось, что у представителей подотряда Yangochiroptera, к которому относится большинство современных летучих мышей, анатомическая структура внутреннего уха под названием канал Розенталя имеет открытую или ажурную стенку, причем строение данного канала сильно варьирует от вида к виду. Это положительно сказывается на их способностях эхолокации. Неудивительно, что представителям группы Yangochiroptera удалось освоить разнообразные экологические ниши. Для сравнения, у рукокрылых из подотряда Yinpterochiroptera, к которому относятся крыланы и некоторые летучие мыши, канал Розенталя имеет плотные стенки и устроен примерно одинаково у разных видов. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Nature.

Долгое время зоологи разделяли отряд рукокрылых (Chiroptera) на две основные группы: летучих мышей (Microchiroptera) и крыланов (Megachiroptera). Первые отличаются относительно мелкими размерами и активно используют эхолокацию, чтобы ориентироваться в пространстве и охотиться. Вторые крупнее и, предпочитают эхолокации зрение. Такая классификация кажется очень логичной. Однако генетические исследования, проведенные в начале нынешнего века, показали, что она неверна. Согласно современным представлениям, крыланы вместе с пятью семействами летучих мышей, включая подковоносов (Rhinolophidae) и ложных вампиров (Megadermatidae), формируют один подотряд (Yinpterochiroptera), а около пятнадцати остальных семейств летучих мышей — второй (Yangochiroptera). Устоявшихся русских названий для этих групп не существует, но, поскольку их латинские обозначения происходят от заимствованных из древнекитайской философии терминов инь и ян, в теории их можно называть инь-рукокрылыми и ян-рукокрылыми, как мы и поступили в заголовке.

Глядя на новое эволюционное древо рукокрылых, трудно однозначно ответить на вопрос, когда эти млекопитающие начали пользоваться эхолокацией. Возможно, данная способность появилась уже у общего предка всех рукокрылых, но крыланы ее утратили. Согласно альтернативной гипотезе, древнейшие рукокрылые не пользовались эхолокацией, а представители подотрядов Yinpterochiroptera (за исключением подавляющего большинства крыланов) и Yangochiroptera приобрели этот навык независимо друг от друга.

Команда зоологов под руководством Бенджамина Сульсера (R. Benjamin Sulser) из Американского музея естественной истории решила больше узнать об эволюции эхолокации у рукокрылых. Для этого исследователи с помощью компьютерной томографии и гистологического анализа изучили строение внутреннего уха 39 видов летучих мышей и крыланов из 19 семейств. В центре их внимания оказалась структура под названием спиральный ганглий — совокупность тел биполярных нейронов, расположенных в костном стержне улитки. Аксоны этих нейронов формируют кохлеарный нерв, по которому слуховая информация передается от волосковых клеток кортиева органа к кохлеарным ядрам головного мозга.

Спиральный ганглий заключен в костный канал — так называемый канал Розенталя. У подавляющего большинства сумчатых и плацентарных млекопитающих, включая крыланов и летучих мышей из подотряда Yinpterochiroptera, стенки этой структуры толстые, с рядом мелких отверстий на одной из сторон. Через эти отверстия наружу выходят аксоны нейронов, сливающиеся в ствол кохлеарного нерва. Однако у представителей подотряда Yangochiroptera Сульсер и его соавторы обнаружили совершенно иную картину. У некоторых видов этих рукокрылых одна из стенок канала Розенталя частично или почти полностью исчезла, а у других стала ажурной, с многочисленными крупными отверстиями.

Исследователи отмечают, что строение канала Розенталя у Yangochiroptera значительно варьирует от вида к виду. Судя по всему, общий предок данной группы обладал открытым каналом, а затем у отдельных видов из разных семейств возникла ажурная стенка. Представители рода зайцегубов (Noctilio) и вовсе вторично обзавелись закрытым каналом стандартного строения. Напротив, у Yinpterochiroptera строение канала Розенталя очень консервативное и примерно совпадает у разных видов.

От формы канала Розенталя зависят диаметр и плотность спирального ганглия — а значит, и его способность передавать слуховые сигналы. В канале с открытой или ажурной стенкой можно уместить больше нейронов, заложив основу для более качественной эхолокации. Сульсер и его коллеги допускают, что необычное строение канала Розенталя позволило представителям Yangochiroptera освоить различные эхолокационные стратегии и занять многочисленные экологические ниши. Возможно, именно поэтому данная группа достигла большего успеха, чем Yinpterochiroptera: сегодня к ней принадлежит 82 процента всех видов рукокрылых, использующих эхолокацию. Представителям подотряда Yinpterochiroptera, у которых строение канала Розенталая более консервативное, не удалось достичь такого же уровня разнообразия.

К сожалению, полученные результаты не приблизили исследователей к ответу на вопрос, на каком этапе своей истории рукокрылые освоили эхолокацию. Тем не менее, авторы надеются, что, изучая анатомию внутреннего уха ископаемых летучих мышей и крыланов, можно будет пролить свет на эволюцию этой группы.

Большие ночницы (Myotis myotis) меняют тактику эхолокации при переходе от преследования жертвы к ее поимке. Вместо того чтобы сканировать большие объемы воздуха с помощью интенсивных сигналов эти летучие мыши сокращают интенсивность криков и увеличивают их частоту. Это позволяет получить более узкую, но быстро обновляемую картинку.

Сергей Коленов