Как мыши и крысы развили уникальный жевательный аппарат, сделавший их эволюционными чемпионами

Подсемейство грызунов Murinae (мыши, крысы и др.), впервые появившееся в Азии 12 миллионов лет назад, распространилось по всему Старому Свету (Евразия, Африка, Австралия) менее чем за 2 миллиона лет — с исключительно высокой скоростью. Исследователи давно предполагали, что одна из причин их эволюционного успеха связана с уникальным жевательным аппаратом. Учёные использовали мощное рентгеновское излучение Европейского синхротрона (ESRF) для изучения сотен современных и вымерших образцов, чтобы описать эволюционные процессы, позволившие крысам и мышам приобрести эту характерную черту. Исследование опубликовано в журнале Evolution 28 ноября 2013 года.

Команда из Института палеоприматологии и палеонтологии человека (CNRS / Университет Пуатье) смогла определить рацион вымерших видов и проследить эволюционную историю этих грызунов. Сегодня Murinae включают 584 вида, что составляет более 10% разнообразия современных млекопитающих.

В ходе исследования удалось выявить два ключевых эволюционных момента в формировании этого жевательного аппарата.

Первый момент произошёл около 16 миллионов лет назад, когда предки Murinae перешли с растительной диеты на насекомоядную. Этот новый рацион стал возможен благодаря приобретению необычных для млекопитающих жевательных движений — направленных вперёд, но с сохранением смыкания противоположных зубов. Это позволило уменьшить стираемость зубов и лучше сохранить заострённые бугорки, необходимые для прокола экзоскелетов насекомых.

Второй момент случился 12 миллионов лет назад, когда самые ранние Murinae вернулись к растительной диете, сохранив при этом свой тип жевания. Это также позволило им использовать обе челюсти одновременно во время пережёвывания. Смена диеты привела к формированию на их зубах трёх продольных рядов бугорков. У их предков, как и у других родственных грызунов (хомяков, песчанок) и у людей, есть только два ряда.

Для реконструкции этих событий учёные изучили несколько сотен зубов современных и вымерших грызунов в Европейском синхротроне (ESRF) в Гренобле. Команда применила методы, изначально использовавшиеся в картографии, для анализа 3D-моделей зубной морфологии. Сравнение структур зубов современных и ископаемых грызунов позволило определить рацион вымерших видов. Кроме того, изучение износа зубов помогло восстановить характер жевательных движений (направленных вперёд или по диагонали) у этих животных.

Исследование показывает, как эволюция действует методом проб и ошибок, создавая морфологическую комбинацию, лежащую в основе поразительного успеха целого семейства животных.

Инновационные методы анализа и сравнения жевательных систем, использованные исследователями, могут быть применены для изучения изменений в питании других вымерших млекопитающих, включая приматов, которые до появления гоминид также претерпели несколько диетических сдвигов, повлиявших на их дальнейшую эволюционную историю.