Что эволюция меха может рассказать о наших древних предках
Мех и волосы — древние адаптации, позволившие предкам человека вести более активный образ жизни и разнообразить рацион.
Все млекопитающие имеют мех или волосы. Их терморегулирующие свойства показывают, как менялся образ жизни предков по мере их расхождения с рептилиями и перехода к активной охоте. Окрас меха также играет роль в социальном взаимодействии и маскировке.
Происхождение волос в глубоком времени менее ясно, чем происхождение перьев у птиц, поскольку мягкие ткани сохраняются хуже костей или чешуи. Отпечатки меха найдены у среднеюрских видов, например, у боброподобного Castorocauda (220 млн лет назад). Ископаемая шерсть известна у мелового (125 млн лет назад) предка млекопитающих — похожего на крысу Spinolestes, имевшего «ирокез» из щетинок. Такие окаменелости редки, но волосоподобные структуры обнаружены в остатках пищи в окаменелых фекалиях пермского периода (260 млн лет назад).
Линии млекопитающих и рептилий разошлись более 300 млн лет назад. Ранние предки млекопитающих внешне напоминали рептилий, но имели иной рацион, охотясь на крупную добычу. Постоянная температура тела, необходимая для выносливости при охоте, могла поддерживаться, среди прочего, развитием меха.
Первыми экспериментировать с температурой тела стали ранние синапсиды. Некоторые из них имели кожные «паруса» на спине для поглощения и отдачи тепла, но эта стратегия оказалась неудачной. Отпечатки кожи живота животного пермского периода (275 млн лет назад), найденные в Польше в 2012 году, показывают, что у ранних предков млекопитающих ещё были типичные рептильные чешуи.
В поздней перми (255 млн лет назад) жил ранний предок млекопитающих Scymnognathus parringtoni. Исследование образца из Университета Тюбингена (2021 г.) показало, что у ранних синапсидов уже был более высокий уровень метаболизма, чем у рептилий. Об этом говорит крупное питательное отверстие (foramen) в бедренной кости. Кроме того, у Scymnognathus и других пермских видов было обильное кровоснабжение морды. Мелкие отверстия в костях морды могут указывать на проходы для нервов и сосудов, питающих вибриссы — усы, специализированные для тактильной функции. Возможно, вибриссы были первыми волосами, и лишь позже развился сплошной мех.
Динозавры, появившиеся около 233 млн лет назад, уже имели простые перьевые предшественники. Развиваются ли волосы из чешуи, как перья? И да, и нет.
На ранней эмбриональной стадии у всех наземных позвоночных есть утолщения кожи — плакоды, предшественники всех кожных придатков. Волосы и перья используют одну генетическую программу. Однако позже в развитии структуры сильно расходятся: чешуя и перья формируются путём выпячивания верхнего слоя кожи, а волосы — путём его впячивания, образуя фолликул под поверхностью кожи.
В эволюции волосы, чешуя и перья изначально выполняли схожие функции: терморегуляцию и демонстрацию. Позже несколько групп млекопитающих, включая китов (у которых развился жировой слой) и людей, утратили густой мех. Точная причина утраты волос у человека не ясна; одна из гипотез связывает это с необходимостью охлаждения во время длительной охоты в жаркой саванне.