Свидетельством происхождения китов от наземных млекопитающих служат. Как киты оказались родственниками парнокопытных

Уже в течение достаточно долгого времени учёные уверены, что около 50 миллионов лет назад предки китов и дельфинов топтали копытами сушу где-то там, где сейчас находится южная и юго-восточная Азия. Позднее по каким-то причинам - скорее всего, в поисках пищи — эти звери ушли в воду и на протяжении последующих нескольких миллионов лет превратились в современных китообразных, ныне населяющих все земные океаны. Наиболее древние млекопитающие, давшие начало современным морским гигантам, известные на сегодняшний день, имели перепончатые задние лапы, могли существовать как на суше, так и в водной среде и своим внешним видом напоминали скорее крокодилов.

Кто был последним более или менее сухопутным предком этих предков китов и дельфинов, в течение долгого времени установить не удавалось. На этот счёт высказывались самые разнообразные гипотезы. Среди древних предков в разное время оказывались бегемоты, верблюды, «копытные волки» мезонихии и даже псообразные хищники, например, медвежьи и куньи, родственниками которых являются другие обитатели морей - моржи и тюлени.

Более поздний анализ окаменелых зубов явных предков китов показал их родство всё-таки с копытными. На близкие отношения семейств указывает и сходство протеинов двух современных отрядов млекопитающих, в частности, белков их иммунной системы. Тем не менее, кто именно был предком китов и дельфинов, а главное, зачем им понадобилось возвращаться в море, оставалось неизвестным.

Похоже, учёным удалось найти «пропавшее звено» в эволюции китообразных. И судя по всему, в воду китов загнал не голод, а страх.

Известный специалист по эволюции китов Ханс Тьюиссен из Северо-Восточного медицинского колледжа Университета Огайо и его коллеги из США и Индии опубликовали в Nature результаты исследования почти полного скелета существа, найденного несколько десятков лет назад в Кашмире индийским геологом Ранго Рао.

Древнее млекопитающее, названное индохиусом (Indohyus, сейчас в этом роде выделяют два вида), не было прямым предком современных китов, но было ближайшим родственником всех китообразных, по сравнению с которым все остальные парнокопытные - родственники двоюродные. Индохиусов относят к доисторическому семейству раоэллид (Raoellidae) отряда парнокопытных, и именно это семейство находится в прямом родстве с предками китов, дельфинов и морских свиней, ныне составляющих целый отряд китообразных.

Индохиус, которого изучали Тьюиссен и его коллеги, жил на территории нынешнего Кашмира 48 миллионов лет назад. Тогда здесь находились берега древнего мелководного моря Тетис, уже переставшего к тому моменту быть одноименным океаном. Окаменевшие останки индохиуса были обнаружены в отложениях со дна древней реки, оказавшейся сейчас высоко в горах.

Изучив строение зубов этого древнего млекопитающего, ученые пришли к выводу, что оно скорее было травоядным, нежели хищным, и добывало себе пищу на берегу.

В водоемах же индохиус находил убежище от хищных тварей, угрожавших его жизни.

Внешне похожий на помесь енота и оленя, древний брат китообразных имел длину около 80 сантиметров и, судя по всему, большую часть времени проводил в воде. На это указывают, в частности, тяжёлые кости конечностей, помогавшие животному удержаться на дне. Судя по всему, индохиус, подобно бегемотам, предпочитал плескаться на мелководье.

Скелет Indohys"а

Заштрихованные части скелета реконструированы на основании данных о строении тела парнокопытных из семейства raoellids.

На близкое родство индохиуса и китов указывают внешне неприметные, но очень убедительные для палеонтологов детали. В частности, речь идёт о строении утолщённой зонтичной кости (involucrum), относящейся к области среднего уха. По словам самого Тьюиссена, как только он увидел её, ему стало понятно, что перед ним - самый близкой родственник китов, известный науке. Кроме того, похожим оказалось и строение предкоренных зубов индохиуса и предков современных китов. Прежде такое сходство замечал и Джонатан Гейзлер из Университета Южной Джорджии, однако тех результатов было недостаточно, чтобы сделать твёрдое заявление о родстве китов и раоэллид.

Чтобы установить рацион питания индохиуса, палеонтологи изучили строение его зубов. До сих пор ученые много спорили по поводу адаптации китообразных к употреблению рыбы и мяса - произошла ли она до прихода млекопитающих в океан или после. По мнению многих эволюционистов, само возвращение этих парнокопытных в воду преследовало только одну цель - охоту (точнее, рыбалку).

Тем не менее, анализ относительного содержания стабильных изотопов углерода и кислорода, содержащихся в эмали зубов млекопитающих, показал обратное.

Основываясь на этих фактах, Тьюиссен выдвинул гипотезу о том, что древние предки китов и дельфинов вовсе не думали покорять водные пространства, а попросту бежали туда, гонимые хищными преследователями. Механизм питания рыбой и планктоном выработался много позже.

) происходят от сухопутных предков, о чём свидетельствуют многие их признаки:

• дыхание атмосферным воздухом с помощью легких,
• кости плавников (передних конечностей) китообразных напоминают кости конечностей наземных млекопитающих,
• движение хвоста и изгибание позвоночника в вертикальной плоскости более характерно для бегущего галопом млекопитающего, чем для плывущей рыбы, изгибающейся обычно в горизонтальной плоскости.

Вопрос о том, как наземные млекопитающие эволюционировали в морских, долгое время оставался загадкой из-за отсутствия ископаемых останков переходных видов. Однако благодаря открытию пакицета в 1992 году стало возможным прояснить ряд вопросов и увидеть стадии перехода наземных животных в морских.

Предки китообразных

Эволюционное дерево китообразных включительно с копытными

Традиционные взгляды на эволюцию китообразных состояли в том, что их ближайшими родственниками и, вероятно, предками являлись мезонихии - вымерший отряд хищных копытных , которые напоминали волков с копытцами вместо когтей и были сестринской группой парнокопытных . Эти животные имели зубы необычной конической формы, похожие на зубы китообразных. В частности из-за этого учёные долгое время считали, что китообразные произошли от некой предковой мезонихии. Однако новые молекулярно-генетические данные свидетельствуют о том, что китообразные - близкие родственники парнокопытных, в частности гиппопотамов . На основе этих данных предлагается даже включать китообразных в состав отряда парнокопытные и предлагается название Cetartiodactyla для монофилетического таксона, включающего две эти группы. Однако наибольший возраст известных ископаемых остатков антракотериев , предков бегемотов, на несколько миллионов лет меньше, чем возраст пакицета , наиболее древнего из известных предков китов.

Тевиссеном было также обнаружено, что схожее устройство уха наблюдалось в окаменелостях небольшого похожего на оленя животного индохиуса . Индохиус обитал около 48 миллионов лет назад в Кашмире . Это небольшое - размером с домашнюю кошку - травоядное животное обладало некоторыми чертами, сближающими его с китами и свидетельствующими об адаптации к водной среде. В их числе толстая и тяжёлая костная оболочка, напоминающая костную оболочку некоторых современных полуводных животных, таких как гиппопотамы , что способствует уменьшению плавучести и, как следствие, позволяет оставаться под водой. Это позволяет предположить, что индохиус , подобно современному водяному оленьку , нырял под воду, чтобы укрыться от хищника .

Амбулоцетиды и ремингтоноцетиды

Наиболее примечательным из древних китов является амбулоцет , известный из эоцена Пакистана . Внешне это млекопитающее походило на трёхметрового крокодила. Амбулоцет был полуводным животным: его задние лапы лучше приспособлены для плавания, нежели для ходьбы по суше. Вероятно, он плавал, изгибая тело в вертикальной плоскости, как современные выдры , тюлени и киты . Предполагается, что амбулоцетиды охотились подобно современным крокодилам, подстерегая в засаде рыб и пришедших на водопой животных.

Базилозавриды и дорудонтиды: полностью морские китообразные

Базилозавр (обнаруженный в 1840 г. и первоначально принятый за рептилию, чем объясняется «рептильное» имя) и дорудон жили приблизительно 38 миллионов лет назад и представляли собой чисто морских животных. Базилозавр был столь же велик, как крупные современные киты, достигая порой 18 метров в длину. Дорудонтиды были несколько меньше, до 5 метров.

При всём сходстве с современными китами у базилозаврид и дорудонтид отсутствовал лобно-жировой выступ, так называемая дыня, позволяющая ныне существующим китообразным эффективно использовать эхолокацию. Мозг базилозаврид был сравнительно небольшого размера, из чего можно предположить, что они вели одиночный образ жизни и не имели такой сложной социальной структуры, как у некоторых современных китообразных. В связи с переходом к чисто водному образу жизни у базилозаврид наблюдается деградация задних конечностей - они, хотя и хорошо сформированы, невелики и уже не могут использоваться для передвижения. Впрочем, возможно, они играли вспомогательную роль при спаривании. Тазовые кости базилозаврид уже не связаны с позвоночником, как это было у протоцетид.

Появление эхолокации

Зубатые киты (Odontocetes) осуществляют эхолокацию, создавая серию щелчков на различных частотах. Звуковые импульсы излучаются посредством лобной жировой подушки («лобной дыни»), отражаются от объекта и регистрируются с помощью нижней челюсти. Изучение черепов сквалодона (Squalodon) позволяет предположить первичное возникновение эхолокации именно у этого вида. Сквалодон жил с начала среднего олигоцена до середины миоцена , около 33-14 миллионов лет назад, и имел ряд признаков, сходных с современными зубатыми китами. Так, например, сильно сплюснутый череп и вынесенные челюстные дуги наиболее характерны для современных Odontoceti . Несмотря на это, возможность происхождения современных дельфинов от сквалодона считается маловероятной.

Ранние дельфины

См. также «Дельфины - развитие и анатомия (англ.) »

Скелетное развитие

См. также

Примечания

1. University Of California, Berkeley (2005, February 7). UC Berkeley, French Scientists Find Missing Link Between The Whale And Its Closest Relative, The Hippo . ScienceDaily. Проверено 1 февраля 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
2. Philip D. Gingerich , D. E. Russell (1981). «Pakicetus inachus , a new archaeocete (Mammalia, Cetacea) from the early-middle Eocene Kuldana Formation of Kohat (Pakistan)». Univ. Mich. Contr. Mus. Paleont 25 : 235–246.
3. Northeastern Ohio Universities Colleges of Medicine and Pharmacy (2007, December 21).

Еще каких-то 70 миллионов лет назад доисторические предки китов расхаживали по суше, а в воду заходили лишь для того, чтобы поохотится.Ученые полагают, что китообразные произошли от мезохинии – существа напоминающего волка, но с копытами, как у оленя или коровы. Из современных животных самым близким родственником китов считается гиппопотам. Сменив среду обитания, китообразные значительно увеличились в размерах, их передние конечности превратились в ласты, задние атрофировались, на хвосте вырос большой горизонтальный плавник, шерсть выпала, а под кожей образовалась толстая жировая прослойка, защищающая тело от переохлаждения. Самые крупные – синие киты – вырастают до 26 метров, а весят до 110 тонн.

Но китообразные все же не превратились в рыб: остались теплокровными, сохранили легочное дыхание, не начали откладывать или икру, а рожают живых детенышей и вскармливают их молоком.

У одних китообразных есть зубы, у других – нет. По этому признаку их разделили на усатых (или беззубых) и зубатых китов. Например, у зубов имеется устройство из сотен роговых пластинок – китовый ус. Эти пластинки растут на небе и напоминают гребень. Кит, открыв пасть, проплывает через скопления планктона (мелких морских обитателей – моллюсков, рачков, рыбок) и заглатывает всех без разбора. Потом закрывает рот и с, силой выталкивает воду. процеживается сквозь гребень, а еда остается. Таким образом, серый кит съедает до 450 килограммов планктона в день. Среди зубатых китов самыми крупными считаются кашалоты. У них огромная голова, в которой образуются звуковые волны, способные парализовать их любимое лакомство – гигантских . На самом деле зубы нужны кашалоту лишь для того, чтобы схватить добычу, а заглатывает он ее целиком, не разжевывая.

А нарвала или единорога, по праву можно считать обладателем самого длинного зуба. Его бивень, закрученный влево – это на самом деле зуб. Он прорастает через верхнюю губу на три метра, причем имеется он только у самцов. Ученые выдвинули гипотезу, что с помощью нервных окончаний, расположенных на бивне. Нарвал измеряет температуру и давление воды. В прошлые века этот зуб считался лучшим средством от ядов и болезней и стоил целое состояние, поэтому нарвалы безжалостно истреблялись, впрочем, как и другие киты.

В XIX веке люди почти полностью уничтожили этих из-за мяса, жира и китового уса. И только 19 февраля 1986 года международная китобойная комиссия ввела запрет на промышленный китобойный промысел и продажу китового мяса по всему миру. В этом же году был учрежден праздник – всемирный день китов . Его отмечают 23 июля.

В настоящее время основную опасность для жизни китов представляет загрязнение воды: разливы нефти, сброс ядовитых отходов и сточных вод отравляют их пищу, а, следовательно, и самих китов. Многие все возможное, чтобы обеспечить китам безопасность, ведь только от нас самих зависит, увидят ли будущие поколения этих прекрасных и неповторимых животных.

Как киты пришли в океан?

И.Г. МЕЩЕРСКИЙ

Чудовище, неподвижно лежавшее в воде среди мангровых зарослей, заметило добычу – подходящего по размерам зверя, пришедшего на водопой. За нескольких энергичных толчков задних ног оно приблизилось к берегу, запустило свои мощные зубы в тело жертвы и попятилось назад в воду. Когда крепко зажатое в челюстях животное, не имея возможности вздохнуть, перестало биться, хищник выполз на берег, чтобы начать трапезу на твердой земле. На первый взгляд чудовище походило на крокодила – с короткими ногами, массивным хвостом, длинной вытянутой мордой и высоко посаженными, выступающими над поверхностью головы глазами. Однако его тело покрывали не пластинки панциря, а шерсть, ноги заканчивались не когтями, а чем-то напоминающим копыта, а зубы – это были зубы зверя, а не пресмыкающегося...

Так палеонтологи представляют себе амбулоцетуса, одного из первых китов. Точнее – существо, представляющее собой «звено в эволюционной цепи», соединяющей наземных млекопитающих начала кайнозойской эры и современных китообразных: синих, серых и горбатых китов, кашалотов, нарвалов, касаток и дельфинов – всего примерно 40 родов и 80 видов животных, бороздящих просторы Мирового океана.

Эволюционная история китов – одного из самых специализированных отрядов млекопитающих – оставалась загадкой для биологов на протяжении большей части XX в. Составляя в 1945 г. на основе имеющихся палеонтологических данных систему эволюционных отношений между отрядами млекопитающих, Дж.Симпсон отметил практически полное отсутствие сведений по китообразным и поместил этот отряд независимо от других, связав его историю лишь с общим гипотетическим предком плацентарных.

Однако спустя всего два десятилетия палеонтологам удалось отыскать значительное количество остатков древних китов и их предковых форм, относящихся к эоценовому (55–34 млн лет назад) периоду – времени, когда эти древние киты (археоцеты – Archaeoceti), только начинали осваивать водную стихию. Кости китообразных были найдены и в более поздних олигоценовых (34–24 млн лет назад) слоях, когда происходило становление уже двух современных подотрядов этой группы – зубатых и усатых китов. Параллельно была проведена оценка родственных отношений между ныне живущими отрядами млекопитающих, основанная на сходстве белков иммунной системы. Согласно полученным данным киты оказались ближе всего к… парнокопытным – отряду, представленному в современной фауне оленями и быками, жирафами и бегемотами.

На палеонтологическом уровне такая связь могла быть предположительно подтверждена на основе изучения остатков разных представителей древнего (и полностью вымершего) отряда кондиляртр (Condylarthra) – предполагаемых общих предков копытных, хоботных и китообразных. Было обнаружено явное сходство между трехвершинными зубами вновь открытых ископаемых китов и группы хищных кондиляртр – мезонихий (Mesonychia). Также было обнаружено сходство между зубными характеристиками парнокопытных и другой, очень близкой к мезонихиям, группы кондиляртр – арктоционов (Arctocyonids). Исследователи, проводившие эту работу, пришли к выводу, что китообразные произошли от плотоядных, напоминавших своим обликом волков мезонихий, а те, в свою очередь, имели общего предка с парнокопытными.

Прошло еще примерно десять лет, и палеонтологи получили дополнительный материал, казалось бы, подтверждавший эти предположения. В 1977 г. экспедиция американского палеонтолога Филиппа Джинджериша (P.Gingerish) работала в Пакистане в поисках остатков эоценовых наземных млекопитающих – примерно в тех местах, где такие находки встречались ранее. Однако на этот раз ученым попадались остатки только морских организмов. Собственно, это было неудивительно – около 50 млн лет назад где-то неподалеку проходила меняющаяся со временем береговая линия древнего моря Тетис, разделявшего на протяжении большей части эоценового периода Евразию и Африку.

Однако среди остатков рыб и моллюсков палеонтологи нашли два фрагмента тазовых костей, явно принадлежавших относительно крупным «ходящим» животным. «Мы в шутку говорили о китах с ногами, – рассказывал Джинджериш, – представить себе их всерьез никому из нас и в голову не пришло…» Интересно, что в том же сезоне в другой части Пакистана была обнаружена челюсть примитивного парнокопытного…