Летучие мыши с черепами и зубами, адаптированными к широкому спектру диет, помогают ученым понять, как впервые эволюционировали основные группы млекопитающих.
Исследуя черепа группы летучих мышей, которые питаются всем, от нектара до крови, исследователи из США и Имперского колледжа Лондона определили, как летучие мыши изменили свое развитие, чтобы приспособиться к различным диетам.
Выводы, опубликованные в журнале Developmental Dynamics, позволяют предположить, как млекопитающие в целом эволюционировали в своем разнообразии рациона и специализированных черепах.
Многие группы летучих мышей охотятся на насекомых с помощью эхолокации, основанной на звуковых волнах. Но одна группа летучих мышей в Центральной Америке и Карибском бассейне, известная как листоносые летучие мыши Нового Света, выработала широкий спектр диет и имеет соответствующие черепа и зубы.
Например, у некоторых видов в этой группе развилась очень длинная морда, чтобы питаться цветочным нектаром, тогда как у других развилась очень плоская морда, чтобы есть крупные фрукты. У некоторых видов развились черепа и зубы, которые позволяют им ловить и есть мелких птиц и крыс, а другие способны просверливать кожу млекопитающих и пить кровь.
Это разнообразие отражает диапазон специализированных диет (и черепов), наблюдаемых у млекопитающих в целом - например, лица летучих мышей, питающихся фруктами, напоминают лица приматов, а лица летучих мышей, питающихся птицами и грызунами, напоминают лица летучих мышей, питающихся птицами и грызунами. волки и другие хищники.
Однако Жорж Кювье, французский натуралист и отец-основатель палеонтологии, уже в восемнадцатом веке признал, что представители одной и той же группы млекопитающих (т.грамм. плотоядные или грызуны), как правило, имеют очень похожие анатомические особенности, особенно черепа и зубы. У млекопитающих каждая основная группа обычно имеет одну специализацию - например, все приматы имеют плоские лица - тогда как все это разнообразие содержится в пределах одной группы листоносых летучих мышей Нового Света..
Это делает этих летучих мышей идеальной моделью для изучения эволюции млекопитающих в целом. В то время как летучие мыши все еще очень тесно связаны между собой, эволюционировав только за последние 15-20 миллионов лет, млекопитающие разделились на разные группы вскоре после того, как они впервые эволюционировали, 100-120 миллионов лет назад..
Старший автор доктор Архат Абжанов из отдела наук о жизни Имперского и Музея естественной истории в Лондоне сказал: «Эти летучие мыши могут дать нам некоторое представление о том, как эволюционировало разнообразие ранних млекопитающих, без необходимости сравнивать собак, китов и обезьян, а путем сравнения относительно близкородственных видов.
"В ходе нашего исследования мы обнаружили, что различия, наблюдаемые во время эмбрионального и ювенильного развития летучих мышей, могут объяснить их особенные лица взрослых особей. Это делает их отличной группой для дальнейшего, более детального изучения."
Исследовательская группа под руководством доктора Абжанова, в которую вошли представители Гарвардского университета, Йельского университета и Американского музея естественной истории, исследовала черепа взрослых, молодых и эмбриональных летучих мышей.
Используя микро-КТ с высоким разрешением для захвата трехмерных форм черепа, они изучили различия между каждым из компонентов черепа разных видов, такие как относительные размеры и формы челюстей и зубов.
Они обнаружили, что для высокоспециализированных черепов, таких как те, которые питаются нектаром или кровью, процесс, называемый гетерохронией, сильно повлиял на их развитие. Гетерохрония относится к изменениям темпа развития или времени и порядка важных шагов в развитии, в то время как животное все еще растет как эмбрион и несовершеннолетний.
Например, длинное рыло питающихся нектаром летучих мышей формируется поздно в развитии, поскольку фаза формирования рыла значительно удлиняется по сравнению с нормальным временем у предков летучих мышей, питающихся насекомыми. Летучие мыши, питающиеся фруктами, развили свои уникальные морды, похожие на лица приматов, ускоряясь на тех же стадиях развития.
Д-р Абжанов добавил: «Интересно, что их развитие в качестве эмбрионов и ювенильных особей тесно связано с предсказанными эволюционными изменениями по сравнению с их общим предком. Это явление, известное как рекапитуляция, должно позволить нам раскрыть некоторые основные генетические механизмы летучих мышей и потенциально для млекопитающих в целом».