Странная окаменелость раскрывает эволюционную тайну жирафа

Исследование окаменелостей странного раннего жирафоида, проведенное учеными из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии (IVPP) Китайской академии наук, выявило ключевые движущие силы эволюции жирафа.

Исследование было опубликовано в журнале Science 2 июня.

Эволюция длинной шеи жирафа долгое время оставалась загадкой. Хотя существовали разные мнения о процессе удлинения шеи, ученые не сомневались, что его причиной была потребность в высоко расположенной листве.

Однако с увеличением наблюдений за поведением жирафов ученые начали понимать, что их длинная шея служит оружием в брачных турнирах самцов, и это может быть ключом к разгадке.

Жирафы используют свои двух-трехметровые шеи, чтобы наносить удары тяжелыми черепами, оснащенными небольшими оссиконами и остеомами, по уязвимым местам соперников. Чем длиннее шея, тем сильнее урон.

Исследователи из IVPP и их коллеги изучили Discokeryx xiezhi — странного раннего жирафоида. Эта работа помогает понять эволюцию длинной шеи жирафа и комплексное влияние брачной борьбы и пищевого давления. Размер шеи самцов жирафа напрямую связан с социальной иерархией, и именно брачная конкуренция была движущей силой эволюции длинных шеи.

Окаменелости были обнаружены в раннемиоценовых отложениях (около 17 млн лет назад) на северной окраине Джунгарской впадины в Синьцзяне. Находка включает полный череп и четыре шейных позвонка.

"Discokeryx xiezhi обладал уникальными характеристиками, включая развитие дискообразного крупного оссикона посередине головы", — сказал профессор Дэн Тао из IVPP. Единственный оссикон напоминает мифическое существо сечжи (ксиежи) из древнекитайской мифологии, что и дало название окаменелости.

Шейные позвонки Discokeryx xiezhi очень крепкие и имеют самые сложные суставы между головой и шеей, а также между позвонками, среди всех млекопитающих. Команда показала, что эти сложные сочленения были специально адаптированы для высокоскоростных лобовых столкновений. Эта структура была намного эффективнее, чем у современных животных, адаптированных к ударам головой (например, овцебыков). Discokeryx xiezhi, возможно, был позвоночным, лучше всего приспособленным к таким ударам.

"И современные жирафы, и Discokeryx xiezhi принадлежат к надсемейству Giraffoidea. Хотя их морфология черепа и шеи сильно различается, обе связаны с брачной борьбой самцов и эволюционировали в экстремальном направлении", — сказал Ван Шици, первый автор исследования.

Сравнив морфологию рогов нескольких групп жвачных (жирафовых, полорогих, оленевых, вилороговых), команда обнаружила, что разнообразие рогов у жирафов намного больше, с тенденцией к крайним морфологическим различиям. Это указывает на более интенсивную и разнообразную брачную борьбу у жирафов.

Анализ экологической среды Discokeryx xiezhi показал, что хотя Земля в то время была теплой и покрытой лесами, регион Синьцзяна был более засушливым из-за подъема Тибетского нагорья, блокировавшего перенос влаги.

"Стабильные изотопы зубной эмали показали, что Discokeryx xiezhi обитал в открытых степях и, возможно, мигрировал сезонно", — сказал Мэн Цзинь, другой автор-корреспондент. Для животных того времени степная среда была более суровой. Агрессивное боевое поведение Discokeryx xiezhi могло быть связано со стрессом выживания.

В начале появления рода Giraffa (современные жирафы) существовала похожая среда. Около 7 млн лет назад Восточно-Африканское плоскогорье также сменилось лесов на открытые саванны. Возможно, у предков жирафов того периода самцы в брачных турнирах начали атаковать соперников, размахивая шеями и головами. Эта экстремальная борьба, поддерживаемая половым отбором, привела к быстрому удлинению шеи за 2 млн лет, в результате чего сформировался современный род Giraffa.

На основе этого удлинения жирафы хорошо приспособились к нише питания высоко расположенной листвой. Однако их экологическое положение было менее устойчивым, чем у полорогих или оленевых. Эта маргинальная экологическая ниша могла способствовать обострению внутривидовой брачной конкуренции, которая, в свою очередь, стимулировала экстремальную морфологическую эволюцию.