Переход к более коротким жизненным циклам произошел не ранее средней юры
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.
Остатки неудачливых рыб были обнаружены в Центральной Германии
Костные ганоиды Atractosteus messelensis и Cyclurus kehreri, которые жили на территории современной Германии в среднем эоцене, около 48 миллионов лет назад, при возможности поедали летучих мышей, охотясь на упавших в воду тонущих и умирающих особей или просто подбирая их останки. К такому выводу пришли палеонтологи, изучив три скелета этих древних рыб. Около черепа каждого из них располагалось по окаменевшему экземпляру рукокрылого Palaeochiropteryx tupaiodon. Судя по всему, рыбы пытались съесть летучих мышей, но запутались зубами в их летательной перепонке и в конце концов погибли. При этом, как отмечается в статье для журнала Biology Letters, не исключено, что более крупные экземпляры A. messelensis и C. kehreri проглатывали и переваривали рукокрылых.