Самое быстрое наземное животное в мире, гепард, является успешным охотником не только потому, что оно быстрое, но и потому, что может удерживать невероятно неподвижный взгляд, преследуя добычу. Впервые исследователи изучили экстраординарные сенсорные способности гепарда, проанализировав внутреннее ухо быстрого животного, орган, который необходим для поддержания баланса тела и адаптации положения головы во время движения у большинства позвоночных. Исследование, опубликованное сегодня в журнале Scientific Reports под руководством исследователей из Американского музея естественной истории, показало, что внутреннее ухо современных гепардов уникально и, вероятно, появилось относительно недавно.
"Если вы посмотрите, как гепард бежит в замедленной съемке, вы увидите невероятные подвиги движения: его ноги, спина, его мышцы - все они двигаются с такой скоординированной силой. Но его голова почти не двигается", - сказал он. ведущий автор Камилла Гроэ, которая провела эту работу во время пребывания в Национальном научном фонде и докторской стипендии Фрика в отделе палеонтологии музея. «Внутреннее ухо способствует замечательной способности гепарда сохранять визуальную и постуральную стабильность во время бега и захвата добычи со скоростью до 65 миль в час. До сих пор никто не исследовал роль внутреннего уха в этой невероятной охотничьей специализации».
Во внутреннем ухе позвоночных система баланса состоит из трех полукружных каналов, содержащих жидкости и сенсорные волосковые клетки, которые обнаруживают движения головы. Каждый из полукружных каналов расположен под разным углом и особенно чувствителен к различным движениям: вверх и вниз, из стороны в сторону и наклонам из стороны в сторону.
Исследователи использовали рентгеновскую компьютерную томографию (КТ) высокого разрешения в Музее микроскопии и визуализации, Национальном музее естественной истории в Париже и Центре изучения биоматериалов Базельского университета в Швейцарии для сканирования черепа 21 особи кошачьих, в том числе семи современных гепардов (Acinonyx jubatus) из разных популяций, близкородственного вымершего гепарда (Acinonyx pardinensis), жившего в плейстоцене между 2,6 миллионами и 126 000 лет назад, и более дюжины других живые виды кошачьих. С помощью этих данных они создали подробные трехмерные виртуальные изображения формы и размеров внутреннего уха каждого вида.
Они обнаружили, что внутренние уши современных гепардов заметно отличаются от ушей всех других кошачьих, живущих сегодня, с большим общим объемом вестибулярной системы и более длинными передними и задними полукружными каналами.
«Эта отличительная анатомия внутреннего уха отражает повышенную чувствительность и более быструю реакцию на движения головы, что объясняет необычайную способность гепарда сохранять визуальную стабильность и удерживать взгляд на добыче даже во время невероятно быстрой охоты», - сказал он. соавтор Джон Флинн, куратор отдела ископаемых млекопитающих Фрика в отделе палеонтологии музея.
Эти признаки отсутствовали у Acinonyx pardinensis, вымершего вида, изученного исследователями, что подчеркивает недавнюю эволюцию высокоспециализированного внутреннего уха современного гепарда.
«Используя высокотехнологичное оборудование, чтобы заглянуть глубоко внутрь черепа современных и ископаемых видов кошек, мы обнаружили, что в линии гепарда произошло разъединение адаптации двигательной и сенсорной систем к высокоскоростному хищничеству». - сказал Гроэ. «Конкуренция с другими хищниками, особенно с крупными пантерами и саблезубыми кошками, вероятно, вынудила гепарда развить стратегию охоты на высокой скорости. Предки ныне живущих гепардов развили тонкие кости, которые позволили им бегать очень быстро, а затем внутреннее ухо, сверхчувствительное к движениям головы, удерживало голову неподвижно, что позволяло им бегать еще быстрее».