Форма челюстей 90 видов акул показывает эволюцию, движимую средой обитания

Международная исследовательская группа под руководством Фавиеля А. Лопеса-Ромеро из Департамента палеонтологии Венского университета изучила, как форма челюстей акул менялась в ходе эволюции. Учёные пришли к выводу, что у наиболее широко распространённых видов акул челюсти демонстрируют относительно небольшие вариации формы на протяжении миллионов лет; наибольшее разнообразие форм челюстей было обнаружено у глубоководных акул. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.

Форма нижней челюсти с впечатляющими зубами — одна из наиболее заметных черт акул. С помощью челюстей акулы способны питаться самыми разными жертвами, что также ставит их в число главных хищников океана. Широкий спектр добычи отражается и в соответствующих адаптациях, которые акулы развили в ходе своей эволюционной истории. Эти адаптации позволили им расселиться практически во всех морских местообитаниях, а некоторым видам — даже проникнуть в пресные воды.

Международная мультидисциплинарная команда исследователей из Венского университета, Имперского колледжа Лондона (Великобритания), Национального музея естественной истории (Париж, Франция), Университета Кристиана-Альбрехта (Киль, Германия) и музея Naturalis (Лейден, Нидерланды) изучила, как форма челюстей акул менялась в ходе их эволюции. Результаты иллюстрируют важность добычи, положения в морских пищевых сетях и среды обитания для разнообразия формы челюстей у разных видов акул. Это также помогает раскрыть эволюционные причины различий в морфологии челюстей, связанных со средой обитания.

Современные акулы имеют долгую эволюционную историю, некоторые таксоны прослеживаются на 180 миллионов лет назад. Всё это время они были ключевым компонентом морской фауны и её пищевых сетей, занимая в основном более высокие трофические уровни как мезо- и высшие хищники. При этом акулы освоили множество образов жизни и форм: от донных обитателей до быстрых пловцов в открытом море и даже одних из самых мелких видов в глубоководье.

Для изучения потенциальной связи между морфологией челюстей и образом жизни акул был проведён количественный анализ. Используя рентгеновскую компьютерную томографию челюстей 90 видов акул и создавая 3D-реконструкции, учёные оценили, как форма челюстей эволюционировала с течением времени.

Результаты неожиданно показали, что в высоковидовых группах, таких как серые акулы (Carcharhinidae), челюсти демонстрируют низкую вариацию формы. Это интересно, поскольку серые акулы — одна из наиболее широко распространённых групп. Другое интересное открытие: наиболее изменчивые челюсти были обнаружены у видов, обитающих в глубоководье. «Хотя глубоководные акулы представлены в данных не так широко, как рифовые, они демонстрируют самые разные формы, которые мы видели в нашем анализе», — объясняет первый автор Лопес-Ромеро.

Среди множества адаптаций глубоководные акулы, помимо биолюминесценции, демонстрируют различные стратегии питания: от откусывания больших кусков от китов до питания яйцами или головоногими. Для большинства видов, обитающих на рифах, и крупных высших хищников открытого моря варианты, по-видимому, более ограничены: большинство из них питается в основном рыбой и даже другими видами акул.

«Конечно, многие акулы в этих средах питаются большим разнообразием добычи, и лишь немногие адаптировались к единственной, специфической жертве, например, боннетоголовая акула-молот (Sphyrna tiburo), которая питается почти исключительно крабами с твёрдым панцирем, а креветок и рыб ловит лишь изредка», — отмечает участвовавший в исследовании Юрген Кривет из Венского университета.

Изучая эволюцию формы челюстей, также удалось реконструировать эволюционные изменения формы челюстей в глубоком времени. «Замечательные изменения произошли у воббегонгов, полосатых кошачьих акул и катранообразных. Эти изменения, вероятно, совпали с чётким распределением этих акул на рифах и в глубоководье, что заметно отличает их морфологически от других видов с более крупными челюстями, как у высших хищников открытого моря», — заключает Лопес-Ромеро.