Исследователи под руководством Бристольского университета показывают, что самые ранние челюсти в палеонтологической летописи были пойманы в результате компромисса между максимальной силой и скоростью.
Почти все позвоночные, включая человека, относятся к челюстным позвоночным, впервые эволюционировавшим более 400 миллионов лет назад и отличающимся челюстями с зубами. Своим эволюционным успехом люди обязаны эволюции челюстей, которые позволили животным перерабатывать более широкий спектр продуктов.
Челюсти произошли от жаберных дуг, ряда структур у рыб, которые поддерживают их жабры. Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science Advances, исследует, как дышащая структура стала кусающей. Для этого исследователи из Бристольской школы наук о Земле собрали данные о формах ископаемых челюстей во время их ранней эволюции и математические модели, чтобы охарактеризовать их. Эти модели позволили команде экстраполировать широкий спектр теоретических форм челюстей, которые могли быть исследованы первыми эволюционирующими челюстями. Эти теоретические челюсти были проверены на прочность - насколько вероятно, что они сломаются во время укуса, и на их скорость - насколько эффективно они могли открываться и закрываться. Эти две функции находятся в компромиссе - это означает, что увеличение силы обычно означает уменьшение скорости или наоборот.
Сравнение реальной и теоретической форм челюстей показало, что эволюция челюстей была ограничена формами, которые имеют максимально возможную скорость и силу. В частности, самые ранние челюсти в наборе данных были чрезвычайно оптимальными, и некоторые группы со временем отошли от этого оптимума. Эти результаты показывают, что эволюция прикуса была очень быстрой.
William Deakin, аспирант Бристольского университета и ведущий автор, сказал: «Челюсти являются чрезвычайно важной особенностью челюстноротых - или челюстных ртов. Они не только очень широко распространены, но почти у всех существ, которые их имеют., используйте их так же - чтобы хватать пищу и перерабатывать ее. Это больше, чем можно сказать о руке, ноге или хвосте, которые можно использовать для чего угодно.
Это делает челюсти чрезвычайно полезными для всех, кто изучает эволюцию функций. Очень разные челюсти очень разных животных могут быть протестированы аналогичным образом. Здесь мы показали, что исследования большого количества челюстей с использованием теоретической морфологии и адаптивные ландшафты, чтобы зафиксировать разнообразие их функций, могут помочь пролить свет на вопросы эволюции».
Филип Донохью, профессор палеобиологии в Бристоле и соавтор исследования, сказал: «Самые ранние челюстные позвоночные имеют челюсти всех форм и размеров, что, как долгое время считалось, отражает адаптацию к различным функциям. Наше исследование показывает, что большая часть этой вариации была одинаково оптимальна для силы и скорости, что делало хищников устрашающими».
Эмили Рэйфилд, также профессор палеобиологии в Бристоле и соавтор исследования, добавила: «Новое программное обеспечение, разработанное Уиллом для анализа эволюции челюстных позвоночных, уникально. пространство ключевых анатомических нововведений, таких как челюсти, и определить их функциональные свойства. Мы планируем использовать его для раскрытия многих других тайн эволюционной истории."