Предки млекопитающих оказались медленнорастущими долгожителями

Современные мелкие млекопитающие растут быстрее и живут меньше, чем их предки в эпоху динозавров. К такому выводу пришли палеонтологи, изучив остатки молодого и взрослого маммалиаформов Krusatodon kirtlingtonensis возрастом около 166 миллионов лет, обнаруженные на шотландском острове Скай. Оказалось, что эти существа размером с крысу выкармливали детенышей молоком на протяжении нескольких месяцев или лет и жили по меньшей мере до семи лет. Как отмечается в статье для журнала Nature, переход к более коротким жизненным циклам произошел у предков млекопитающих не ранее средней юры.

У современных млекопитающих наблюдается корреляция между размером тела и особенностями жизненного цикла. Представители более крупных видов, например, слоны или человекообразные обезьяны, отличаются низкой скоростью метаболизма, медленно растут, поздно достигают полового созревания, производят небольшое количество детенышей и долго живут. А вот мелкие млекопитающие, включая насекомоядных и многих грызунов, обычно обладают ускоренным метаболизмом, быстро растут, рано созревают и производят многочисленное потомство, но жизнь у них короткая. Хотя из этой закономерности есть ряд исключений (например, летучие мыши, несмотря на скромные размеры, отличаются низкой плодовитостью и живут долго), для большинства групп она остается верной.

Однако команда палеонтологов под руководством Эльзы Панчироли (Elsa Panciroli) из Национального музея Шотландии обнаружила, что у древних млекопитающих и их родственников связь между размером и жизненным циклом могла быть иной. В центре внимания исследователей оказались остатки двух особей Krusatodon kirtlingtonensis, мелких маммалиаформов из отряда докодонтов (Docodonta), которые жили на территории шотландского острова Скай в средней юре, 166 миллионов лет назад. Один из экземпляров принадлежал взрослому животному (его обнаружили еще в 1970 годах, но до сих пор не изучили), а другой более мелкому молодому (он был найден в 2016 году).

Доступ к двум особям K. kirtlingtonensis разного возраста позволил изучить, как росли и развивались представители данного вида. Для этого Панчироли и ее коллеги проанализировали оба экземпляра с помощью микрокомпьютерной томографии. Подсчитав количество годовых слоев цемента вокруг корней зубов K. kirtlingtonensis, авторы пришли к выводу, что на момент гибели возраст молодой особи составлял от семи месяцев до двух лет, а взрослой — около семи лет. При этом, по оценкам авторов, молодая и взрослая особи весили 32-80 грамм и 54-156 грамм соответственно. По размеру они были похожи на черную крысу (Rattus rattus).

У большинства ныне живущих млекопитающих к моменту смены 40-60 процентов молочных зубов на постоянные длина нижней челюсти молодой особи составляет около 95 процентов от длины нижней челюсти взрослой. У молодого K. kirtlingtonensis 49 процентов молочных зубов сменились постоянными, а длина нижней челюсти составляла 80 процентов от длины челюсти более крупного сородича. Это свидетельствует, что у данного вида маммалиоформов связь между сменой зубов и ростом была примерно такой же, как у современных млекопитающих. Таким образом, признак возник в группе Mammaliaformes до разделения предков докодонтов и млекопитающих.

Согласно литературным данным, самки ныне живущих млекопитающих, как правило, отлучают детенышей от груди к моменту прорезывания у них 46 процентов постоянных зубов. Таким образом, молодая особь K. kirtlingtonensis уже перестала кормиться материнским молоком или была близка к этому. Основываясь на данных о 333 таксонах современных млекопитающих, исследователи составили график, на котором отобразили зависимость между размером особи (а именно долей, которую ее масса составляет относительно массы взрослого сородича) в момент рождения, отлучения от груди и после полового созревания и количеством дней с момента ее рождения. На него же нанесли сведения о K. kirtlingtonensis.

В результате выяснилось, что темпы роста у этих маммалиоформов были намного более медленными, чем у современных млекопитающих сходного размера (которые к семи месяцам, как правило, успевают достичь размера взрослой особи), и скорее соответствовали таковым у намного более крупных видов. Кроме того, самки K. kirtlingtonensis поздно отлучали потомство от груди. Также возможно, что эти существа росли на протяжении всей жизни — в отличие от млекопитающих, рост которых, как правило, прекращается после достижения половой зрелости.

По словам Панчироли и ее коллег, полученные выводы позволяют реконструировать эволюцию темпов роста и продолжительность жизни у древнейших млекопитающих и их родственников: докодонтов и морганукодонов (Morganucodonta). Согласно предыдущим исследованиям, позднетриасовые и раннеюрские маммалиаформы отличались медленными темпами развития и высокой продолжительностью жизни. Теперь сходные особенности были выявлены у среднеюрского K. kirtlingtonensis. Судя по всему, характерный для современных мелких млекопитающих жизненный цикл, отличающийся быстрым ростом и низкой продолжительностью жизни, возник у их предков не ранее средней юры. Почему это произошло, остается неясным. Возможно, сокращение жизненного цикла у ранних млекопитающих стало следствием ускорившегося метаболизма и развития теплокровности на фоне освоения новых экологических ниш.

Несколько лет назад палеонтологи описали маммалиаформа Microdocodon gracilis, который жил около 165 миллионов лет назад. У него полностью сохранился подъязычный аппарат — комплекс костей, которые поддерживают мышцы языка и глотки. Его строение оказалось почти таким же, как и у современных млекопитающих. Таким образом, M. gracilis имел мускулистую глотку и мог совершать сосательные движения, как и ныне живущие звери, но среднее ухо у него имело примитивное устройство.