'Крайне редкое событие': Анализ кости предполагает, что древние ехидны жили в воде

Небольшая кость, найденная 30 лет назад в Динозавр-Коув на юго-востоке Австралии, может перевернуть представления об эволюции ехидн и утконосов.

До сих пор общепринятым пониманием было, что эти яйцекладущие однопроходные — возможно, самые необычные млекопитающие на планете — произошли от наземного предка. Согласно этой версии, предки утконоса стали полуводными, а ехидны остались на суше.

Однако анализ кости, проведенный под руководством UNSW, показывает, что ехидны и утконосы, вероятно, эволюционировали от водного предка.

Ведущий автор, палеонтолог, заслуженный профессор Сюзанна Хэнд из UNSW, отмечает, что существует около 30 случаев, когда млекопитающие эволюционировали от наземного образа жизни к полностью или частично водному (киты, дельфины, дюгони, тюлени, моржи, выдры, бобры). Но обратный переход — крайне редкое явление.

«Мы говорим о полуводном млекопитающем, которое отказалось от воды в пользу наземного существования. Хотя это было бы крайне редким событием, мы считаем, что именно это произошло с ехиднами», — говорит она.

Что-то странное в этой плечевой кости

В исследовании, опубликованном в PNAS, ученые описывают, как единственная плечевая кость, обнаруженная в Виктории в начале 1990-х, ставит под сомнение теорию о наземном предке. Эта кость — единственная известная кость вымершего вида Kryoryctes cadburyi, описанного в 2005 году.

Внешне она была больше похожа на кости ехидн, чем утконосов, что заставило некоторых ученых предположить, что это мог быть предок современных ехидн.

Чтобы выяснить образ жизни Kryoryctes, профессор Хэнд и коллеги детально изучили окаменелость, включая внутреннюю микроструктуру кости, с помощью КТ- и других методов сканирования.

«Внешняя структура кости позволяет сравнивать ее с похожими животными, чтобы определить родственные связи. А внутренняя структура, как правило, раскрывает подсказки об образе жизни и экологии», — объясняет она.

Когда Kryoryctes cadburyi жил в южной Виктории около 108 миллионов лет назад (в мезозойскую эру), однопроходные и их родственники доминировали среди австралийских млекопитающих.

«Австралийские мезозойские млекопитающие редки и известны в основном только по зубам и челюстям. Kryoryctes cadburyi — пока единственный, известный по кости конечности», — говорит соавтор профессор Майкл Арчер.

Изучив внутреннюю структуру древней плечевой кости, исследователи с удивлением обнаружили, что она не соответствует легким костям ехидн.

«Внутренняя структура показала, что у утконосов очень толстые стенки костей и сильно уменьшенная полость для костного мозга, а у ехидн стенки костей очень тонкие. Микроструктура плечевой кости Kryoryctes больше похожа на внутреннее строение костей утконосов», — говорит профессор Хэнд.

Тяжелые кости у полуводных млекопитающих, таких как утконос, действуют как балласт, позволяя легко нырять за пищей.

Исследователи пришли к выводу, что этот анализ значительно усиливает идею о том, что стволовые однопроходные начали свое существование как полуводные животные. Где-то на линии эволюции предки ехидн вышли на сушу, где их кости стали легче по мере адаптации к новому образу жизни. Однако скудная летопись окаменелостей предков утконоса и ехидны не позволяет точно сказать, когда это произошло.

Другие странности ехидн как ключи к прошлому

Есть и другие особенности современных ехидн, которые могут быть дополнительными ключами к их полуводному прошлому:

• «Клюв»: У утконоса в клюве много высокочувствительных рецепторов, обнаруживающих крошечные электрические токи от добычи. У ехидн таких рецепторов меньше, но считается, что они — наследие их родства с утконосом, как и остатки «ключа» утконоса, обнаруживаемые в клюве эмбрионов ехидны.
• Задние лапы: Задние лапы ехидн развернуты назад, как и у утконоса, который использует их как рули при плавании. У ехидн эта особенность используется при рытье нор.
• Нырятельный рефлекс: У ехидн обнаружен нырятельный рефлекс, срабатывающий при погружении в воду, который помогает экономить кислород и увеличивать время задержки дыхания.
• Белок миоглобин: Исследование дыхательного белка миоглобина у млекопитающих также указывает на полуводное происхождение ехидн. Положительный заряд на поверхности миоглобина связан с повышенной способностью мышц хранить кислород и увеличивает время ныряния. Он высок у утконоса, но также выше ожидаемого у ехидн, даже ведущих роющий образ жизни.

Следующим шагом для исследователей станет дальнейшее изучение микроскопической анатомии (гистологии) плечевой кости Kryoryctes с помощью других неразрушающих методов, включая синхротронную визуализацию.

Исследование проводилось в сотрудничестве с Австралийским национальным университетом, другими местными учреждениями, а также международными организациями из Канады, Колумбии, Франции и Великобритании.