Новый сенсорный орган в подбородке усатых китов позволяет им быть крупнейшими охотниками в мире
Захватная фильтрация у полосатиков (группа, включающая синих, горбатых и финвалов) уникальна среди млекопитающих, но детали её работы оставались загадкой. Учёные из Смитсоновского института и Университета Британской Колумбии обнаружили сенсорный орган в подбородке полосатиков, который передаёт сигналы в мозг. Этот орган управляет драматическими изменениями и корректировками положения челюстей и расширения горлового мешка, необходимыми для успешного захватного кормления. Исследование станет главной статьей на обложке выпуска журнала Nature от 24 мая.
Полосатики — одни из крупнейших позвоночных, но питаются одними из мельчайших организмов в океане. Они устремляются вперёд, заглатывая воды больше собственного веса, а затем фильтруют миллионы криля и мелкой рыбы — всё за считанные секунды. Эта техника стала возможна благодаря нескольким морфологическим особенностям: сверхрастяжимым горловым складкам, Y-образной хрящевой структуре, соединяющей подбородок со складками, и нижней челюсти из двух раздельных костей, двигающихся независимо. Открытие сенсорного органа проливает новый свет на координацию этих элементов.
Орган, состоящий из соединительной ткани с нервными сосочками, подвешен в гелеобразном материале и расположен в подбородке кита, в пространстве между концами двух костей нижней челюсти. Сосудистая и нервная ткань из предкового лунки переднего зуба сохранилась у современных китов и соединяется с сенсорным органом. Данные указывают, что орган реагирует на вращение челюсти при открывании и закрывании рта, а также на расширение горловых складок при заглатывании воды.
«Странное расположение тканей поначалу не имело для нас смысла, но затем мы поняли, что этот орган идеально расположен анатомически для координации захвата, потому что эта мягкая структура зажимается концами челюстей и деформируется в процессе броска», — сказал Николас Пайенсон, палеобиолог Национального музея естественной истории Смитсоновского института и ведущий автор исследования. «Эта деформация регистрируется нервами внутри органа, информируя заглатывающего кита о положении его гигантских челюстей, которые должны сомкнуться до того, как добыча сбежит. Это открытие отвечает на несколько нерешённых теоретических вопросов и загадочных полевых данных, предполагающих, что полосатики активно контролируют бросок, а не позволяют рту пассивно надуваться, как парашюту».
Ископаемые данные показывают, что концы нижней челюсти у усатых китов были разделены с конца олигоценовой эпохи (23–28 миллионов лет назад). Несмотря на огромный промежуток времени, этот орган представляет собой эволюционную новинку для полосатиков, поскольку отсутствует у всех других современных видов усатых китов, таких как серые и гладкие киты. Этот орган играет фундаментальную роль в одном из самых экстремальных способов питания у водных позвоночных, что способствовало эволюции крупнейших из когда-либо существовавших позвоночных.
Поскольку захватная фильтрация критически важна для поддержания их огромных размеров тела — синие киты могут вырастать более 30 метров в длину и весить более 150 тонн — это открытие помогает понять комплекс анатомических и поведенческих инноваций в эволюционной истории полосатиков, позволивших им стать океанскими гигантами. «Это величайшая ирония, — сказал Пайенсон, — что даже после нескольких десятилетий китобойного промысла, когда у учёных была возможность наблюдать сотни тысяч туш китов, мы только начинаем понимать анатомию крупнейших океанских хищников всех времён».