По сравнению с остальным животным миром млекопитающие имеют самый большой мозг и производят одни из самых маленьких пометов потомства. Недавно описанная окаменелость вымершего родственника млекопитающего и ее 38 детенышей является одним из лучших свидетельств того, что ключевым этапом эволюции млекопитающих стала замена силы выводка на силу мозга.
Находка является одной из самых редких из редких, потому что она содержит единственные известные окаменелости младенцев любого предка млекопитающего, заявили исследователи из Техасского университета в Остине, которые обнаружили и изучили окаменелую семью. Но наличие такого большого количества детенышей - более чем в два раза превышающего средний размер помета любого живого млекопитающего - показало, что они размножались способом, сходным с рептилиями. Исследователи считают, что дети, вероятно, развивались внутри яиц или только недавно вылупились, когда они умерли.
Исследование, опубликованное в журнале Nature 29 августа, описывает образцы, которые, по мнению исследователей, могут помочь понять, как у млекопитающих развился другой подход к размножению, чем у их предков, которые производили большое количество потомства.
«Эти младенцы происходят из действительно важной точки эволюционного древа», - сказала Ева Хоффман, которая руководила исследованием окаменелостей в качестве аспиранта в Школе наук о Земле Джексона при Техасском университете. «У них было много черт, сходных с современными млекопитающими, черт, которые важны для понимания эволюции млекопитающих».
Хоффман выступила соавтором исследования вместе со своим научным руководителем, профессором школы Джексона Тимоти Роу.
Родственник млекопитающего принадлежал к вымершему виду травоядных размером с бигля под названием Kayentatherium wellesi, который жил рядом с динозаврами около 185 миллионов лет назад. Как и у млекопитающих, у Kayentatherium, вероятно, были волосы.
Когда более 18 лет назад Роу собрал окаменелость в горной породе в Аризоне, он думал, что везет с собой единственный образец. Он понятия не имел о десятках младенцев, которые там содержались.
Себастьян Эгбертс, бывший аспирант и специалист по подготовке окаменелостей в школе Джексона, заметил первые признаки младенцев много лет спустя, когда в 2009 году, когда он распаковывал окаменелость, его внимание привлекло пятнышко зубной эмали размером с зерно.
«Это не было похоже на заостренный зуб рыбы или маленький зуб примитивной рептилии», - сказал Эгбертс, который сейчас является преподавателем анатомии в Филадельфийском колледже остеопатической медицины. «Он больше походил на молярный зуб (похожий на коренной зуб) - и это меня очень взволновало».
Компьютерная томография окаменелости выявила горстку костей внутри скалы. Тем не менее, потребовались достижения в технологии компьютерной томографии в течение следующих 18 лет, опыт техников в Центре рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения UT Austin и обширная цифровая обработка Хоффмана, чтобы показать остальных детей - не только челюсти. и зубы, но полные черепа и частичные скелеты.
Трехмерные визуализации, созданные Хоффман, позволили ей провести углубленный анализ окаменелости, который подтвердил, что крошечные кости принадлежали младенцам и принадлежали к тому же виду, что и взрослые. Ее анализ также показал, что черепа младенцев были похожи на уменьшенные копии взрослых, с черепами в десять раз меньше, но в остальном пропорциональными. Это открытие контрастирует с млекопитающими, у которых дети рождаются с укороченными лицами и выпуклыми головами, чтобы объяснить большой мозг.
Мозг - энергоемкий орган, а беременность, не говоря уже о воспитании детей, - энергоемкий процесс. Открытие того, что у Kayentatherium был крошечный мозг и много детенышей, несмотря на то, что в остальном они имели много общего с млекопитающими, предполагает, что важным шагом в эволюции млекопитающих стала замена больших пометов большим мозгом, и что этот шаг произошел позже в эволюции млекопитающих.
«Всего несколько миллионов лет спустя у млекопитающих, несомненно, был большой мозг, и у них, несомненно, был маленький размер помета», - сказал Роу.
Подход млекопитающих к размножению напрямую связан с развитием человека, включая развитие нашего собственного мозга. По словам Роу, оглядываясь на наших ранних предков-млекопитающих, люди могут больше узнать об эволюционном процессе, который помог нам сформироваться как вид.
«Есть дополнительные глубокие истории об эволюции развития, эволюции интеллекта, поведения и физиологии млекопитающих, которые можно выжать из такой замечательной окаменелости, как эта, теперь, когда у нас есть технология для ее изучения», - он сказал.
Финансирование исследования было предоставлено Национальным научным фондом, Геологическим фондом Техасского университета и Школой наук о Земле Джексона.