Получение новых данных об эволюции китов и дельфинов

Когда предки современных китообразных — китов, дельфинов и морских свиней — впервые ступили в воду, это запустило ряд эволюционных изменений, которые в итоге поместили этих плавающих млекопитающих в более крупную группу копытных животных. Но что произошло раньше: переход с растительной диеты на хищническую или утрата способности ходить?

Новая статья, опубликованная на этой неделе в PLoS One, разрешает этот спор, используя обширный набор данных о морфологии, поведении и генетике современных и ископаемых родственников. Предки китообразных, вероятно, перешли к водному образу жизни до изменения диеты (и зубов) в сторону хищничества; Indohyus — 48-миллионолетний полуводный травоядный — и бегемоты оказываются ближе всего к китообразным при реконструкции эволюционных связей внутри этой более крупной группы.

«Если бы у вас были только современные таксоны, чтобы выяснить родственные связи внутри этой группы животных, вы упустили бы большое разнообразие и часть картины происходящего», — говорит Мишель Сполдинг, ведущий автор исследования. «Indohyus интересен, потому что этот ископаемый вид сочетает зубной аппарат травоядного с адаптациями, такими как слуховые косточки, приспособленные для слуха под водой, которые традиционно ассоциировались только с китами».

Происхождение китов, дельфинов и морских свиней — с их сильно видоизменёнными ногами и отсутствием шерсти — давно было загадкой для маммалологов. Около 60 лет назад исследователи впервые предположили, что китообразные связаны с травоядными копытными, в частности с парнокопытными млекопитающими (артиодактилями), такими как овцы, антилопы и свиньи. Иными словами, хищные косатки и рыбоядные дельфины, как утверждалось, близки к травоядной группе копытных. Более поздние генетические исследования показали, что среди парнокопытных ближайшими живыми родственниками китообразных являются бегемоты.

Поскольку связать бегемотов и китов по внешнему виду невозможно, ископаемые свидетельства стали важным способом определения точных эволюционных шагов, которые предприняли предки китообразных. Традиционно происхождение китов связывали с мезонихидами — вымершей группой хищников с одно-копытными пальцами. Недавнее открытие Indohyus, явно приспособленного к воде травоядного, усложняет эту картину (как это часто бывает с новыми окаменелостями) из-за слуховых косточек, похожих на таковые у современных китообразных, которые, как предполагается, помогали животному лучше слышать под водой.

Чтобы разобраться в различных возможных эволюционных сценариях (что было первым: хищничество или адаптация к воде; гипотезы о родстве с мезонихидами или Indohyus), Сполдинг и коллеги построили эволюционное древо для более чем 80 современных и ископаемых таксонов (видов и/или родов). Для этих таксонов были оценены 661 морфологический и поведенческий признак (например, наличие волос или форма кости лодыжки). В анализ также добавили 49 новых последовательностей ДНК из пяти ядерных генов к уже имеющимся более чем 47 000 признаков; и морфологические, и генетические данные опираются на предыдущие анализы авторов Морин О’Лири и Джона Гейтси. Кроме того, в исследование были включены Indohyus, хищники (собаки и кошки) и архаичная группа плотоядных млекопитающих — креодонты.

Команда обнаружила, что наименее сложное эволюционное древо помещает Indohyus и подобные окаменелости близко к китам, в то время как мезонихиды находятся в более отдалённом родстве. Ближайшими живыми родственниками остаются бегемоты. Эти результаты позволяют предположить, что предки китообразных перешли к водному образу жизни до того, как стали хищниками, но плотоядная диета развилась ещё тогда, когда эти предки могли ходить по суше.

«Как "нарастить плоть и движение" на окаменелость? — задаётся вопросом автор О’Лири. — Самый ранний стволовой кит, вероятно, ловил добычу в воде, но при этом ещё мог ходить по суше. У Indohyus есть некоторые адаптации для слуха под водой, но он также питался растениями, в то время как Ambulocetus (ходячий кит, живший около 50 миллионов лет назад), по-видимому, был хищником».

«В эволюционном древе есть глубокое противоречие, — говорит Сполдинг. — Основа древа надёжна и стабильна, но есть довольно крупные клады (Indohyus и мезонихиды), которые перемещаются относительно этой основы. Нам нужно очень внимательно пересмотреть признаки и понять, какой набор черт является действительно производным у разных таксонов, чтобы полностью разрешить это древо».

Источник: Американский музей естественной истории.