Образ жизни утконоса, в отличие от других млекопитающих животных, оставался практически неизменным на протяжении более чем 100 миллионов лет. Судя по результатам анализа ископаемых фрагментов клюва древнего утконоса, представители отряда яйцекладущих млекопитающих (Monotremata) эволюционировали гораздо медленнее других животных. Окончательное разделение однопроходных на семейства произошло в Меловом геологическом периоде, и дальнейшие эволюционные изменения проходили чрезвычайно медленно.
В последнем номере Proceedings of the National Academy of Science опубликована статья Тимоти Роува и его коллег из Техасского университета, рассказывающая об исследовании черепа древнейшего представителя отряда, жившего на территории Австралии примерно 112 миллионов лет назад. Ещё в октябре Роув представил соответствующий доклад на ежегодной встрече американского Общества палеонтологии позвоночных, но лишь теперь стали известны подробности исследования.
отряд млекопитающих. Два семейства – ехидны и утконосы, представленные 5 видами. Среди млекопитающих клоачные – единственная группа яйцекладущих животных. Яйца богаты питательным желтком и заключены в кожистую оболочку.
В строении плечевого пояса конечностей, отдельных костей черепа, кровеносной системы, устройстве глаз и органов обоняния имеется ряд черт, общих с пресмыкающимися. Кишечник и мочеполовой синус открываются наружу не самостоятельными отверстиями, а, как у пресмыкающихся и птиц, впадают в клоаку (отсюда название). Млечные железы примитивного, трубчатого строения, открываются многочисленными отверстиями на особых парных железистых полях. Сосков нет.
Клоачные теплокровны; регуляция температуры тела у них сходна с таковой остальных млекопитающих, но гомойотермность сохраняется при температуре внешней среды не ниже 26 °С. Строение волосяного покрова типично для млекопитающих. У взрослых яйцекладущих зубы отсутствуют; у молодых утконосов закладываются 10 молочных зубов, сходных по строению с зубами млекопитающих мезозойской эры. Встречаются в Австралии, на Тасмании и Новой Гвинее.
К сожалению, палеонтологи редко находят окаменелости, принадлежащие древнейшим представителям отряда, поэтому учёным, стремящимся восстановить эволюцию однопроходных, приходится апеллировать к методам молекулярной биологии и генетики. Учёт различий в генах и белках, обнаруженных как у ехидн, так и у утконосов, позволяет примерно датировать момент выделения утконосов и ехидн в два самостоятельных семейства отряда однопроходных. Результаты варьируются в зависимости от того, какой белок или ген учёные выбирают для датировки, поэтому время раскола отряда эволюционные биологи определили интервалом 17–80 миллионов лет назад.
Однако одного лишь конечного результата – количества различающихся нуклеотидов в генах или аминокислот в белках – для датировки недостаточно.
Чтобы определить время, которое необходимо, чтобы добраться из пункта А в пункт Б, надо помимо расстояния между ними знать ещё и скорость. Приведённая выше оценка получена для скорости эволюционных изменений, изученных у других животных. И, судя по всему, в данном случае она неприменима.
Не так давно на территории Австралии были обнаружены несколько окаменелых черепов одного из самых древнейших представителей отряда однопроходных — Teinolophos trusleri. Возраст древнейшей из окаменелостей – около 112 миллионов лет. Судя по некоторым признакам, это животное вполне можно назвать «протоутконосом». Если это животное действительно обладало характерными для семейства утконосов особенностями, то выделение в отряде яйцекладущих млекопитающих двух семейств могло произойти и значительно раньше, чем 80 и, тем более, 17 миллионов лет назад.
Проведенные ранее экспертизы фрагментов скелетов Teinolophos trusleri не помогли учёным выяснить, являлся ли древний представитель однопроходных предков семейства утконосов или общим предком современных яйцекладущих.
Тимоти Роув, также изучавший эволюцию отряда, проанализировал три ископаемых черепа Teinolophos с помощью рентгеновского компьютерного томографа с высокой разрешающей способностью.
В результате сканирования фрагментов клюва древнего существа, Роув и его коллеги обнаружили нервный канал, который пролегал в нижней челюсти T. trusleri. Как рассказал Роув, размер и форма нервного ствола, который у современных животных участвует в регистрации электромагнитных сигналов от их добычи, поразительно напоминает нервный ствол чувствительных клеток современного утконоса.
Нервный ствол древних предков утконосов не только регистрировал электромагнитные сигналы, но и при помощи очень чувствительных нервных окончаний помогал животному оценить, насколько далеко находится добыча. По оценкам биологов, у современных утконосов количество нейронов, выполняющих те же функции, доходит до 40 тысяч.
Экспертиза зубов Teinolophos также показала, что зубы древнего однопроходного имеют особенности строения, характерные для утконосов, но не для ехидн. Таким образом, резюмируют учёные, можно говорить о том, что раскол отряда однояйцевых на два семейства произошел до того, как T. trusleri вымер. Значит, эволюционное разделение произошло более сотни миллионов лет назад.
Расхождение в оценке между молекулярными и «классическими» палеонтологическими методами, по мнению Роува, свидетельствует о том, что яйцекладущие эволюционировали гораздо медленнее других млекопитающих.
Возможно, предположил техасский учёный, исследователи недооценили время, которое в данном случае требуется для накопления мутаций.
третья (последняя) система мезозойской группы, соответствующая третьему периоду мезозойской эры истории Земли; она следует за юрской и предшествуют палеогеновой системе кайнозойской группы. Название происходит от белого мела, горной породы, широко распространённой на территории Европы в верхней половине этой системы.
Начало периода определяется радиологическим методом в 135—137 миллионов лет, конец – в 65 миллионов лет тому назад, продолжительность его составляет около 70 миллионов лет.
Меловая система (период) и все основные её подразделения, вошедшие в международную стратиграфическую шкалу, были выделены впервые во Франции и на территориях Швейцарии, Нидерландов и Дании. Породы меловой системы распространены на всех континентах как Северного, так и Южного полушария. Бурением они установлены также на дне океанов под покровом более молодых осадков. По преобладающему составу пород и их распространению меловая система отчётливо разделяется на две примерно равные части, соответствующие нижнему и верхнему отделам. Эти различия обусловлены особенностями геологической истории материков.
Органический мир в начале мелового периода сохранял ещё большое сходство с предшествующим юрским этапом развития. В составе наземной флоры преобладали папоротники и различные группы голосеменных растений: саговниковые, гинкговые, хвойные, беннеттиты и другие. Примерно в середине раннего мела появляются первые покрытосеменные, и в конце этой эпохи происходит крупнейшее изменение растительного мира Земли. Цветковые растения завоёвывают господствующее положение. Многие из появившихся в позднем мелу родов покрытосеменных (магнолия, лавр, платан, дуб и другие) занимают видное место в современной флоре.
В фауне наземных позвоночных преобладают пресмыкающиеся, представленные разнообразными хищными (тираннозавр, тарбозавр и другие), травоядными (игуанодон, траходон и другие) и летающими (птеранодон) ящерами. Многие из них, в частности хищные динозавры, достигали очень больших размеров. Это были самые крупные сухопутные хищники, когда-либо населявшие нашу планету. Птицы отличались от
древнейших юрских форм более высокой организацией, но всё ещё сохраняли зубы; первые беззубые птицы известны с конца периода. К тому же времени относится и появление первых плацентарных млекопитающих.
Моря мелового были населены богатой фауной, в составе которой продолжали играть важную роль головоногие моллюски – аммониты и белемниты. Раковины аммонитов иногда достигали громадной величины (до 2 м в диаметре); среди обычных, завитых в виде плоской спирали форм встречаются неплотно свёрнутые, прямые, башенковидные или беспорядочно закрученные в клубок формы. Обильны и разнообразны брюхоногие и двустворчатые моллюски, морские ежи и морские лилии, кораллы, губки, фораминиферы и некоторые другие группы. Многие из этих групп отличались относительно быстрой эволюционной изменчивостью, и остатки их с успехом используются в качестве руководящих ископаемых для стратиграфических сопоставлений.
Среди морских позвоночных животных широкое развитие получают костистые рыбы, которые с этого времени становятся наиболее распространёнными представителями класса. Продолжают существовать крупные рептилии – ихтиозавры (до конца раннего мела) и плезиозавры. В позднем мелу появляются морские ящерицы – мозозавры, достигавшие в длину 12 м.
В отличие от наземной растительности, животный мир между ранним и поздним мелом не претерпел резких изменений. Это произошло в самом конце периода, когда вымерли многие характерные для мезозоя группы животных: аммониты, белемниты, иноцерамы, рудисты, динозавры, плезиозавры и другие. Резкие изменения в составе морской и наземной фауны в конце периода послужили основанием для проведения границы между мезозойской и кайнозойской группами.
Стоит отметить, что не все учёные согласны в трактовке результатов данного исследования с его авторами. По словам Дэвида Уэйка, эволюционного биолога из Университета Калифорнии в Беркли, Teinolophos действительно кажется родственником утконосу, однако однозначно заявлять, что он является предком именно утконоса, по его словам, рано, ведь учёные не могут сказать, сколько еще представителей отряда яйцекладущих когда-то существовало на Земле.
Как заметил Уэйк, только палеонтологические находки смогут подтвердить или опровергнуть гипотезу Роува.
Возвращаясь к нашему сравнению, можно вспомнить, что попасть из точки А в точку Б с известной скоростью можно не только по прямой. А какие неожиданные повороты происходили в ходе эволюции, нам неизвестно.
По мнению Уэйка можно предположить, что нервный канал мог претерпеть эволюционные изменения дважды — до окончательного разделения семейств и еще один раз, чуть позже. Возможно, яйцекладущие пережили новый виток эволюционных изменений после массового вымирания видов около 65 миллионов лет назад. С исчезновением динозавров у предков современных ехидн и утконосов появилась возможность освоить новые экологические ниши, что могло спровоцировать разделение отряда на более узко специализированные семейства.
Если пропоненты этой теории смогут доказать свою правоту, Роуву и его коллегам придется признать, что гипотеза эволюционных биологов все же ближе к истине, и ископаемые останки, обнаруженные в Австралии, относятся к эпохе, предшествовавшей окончательному разделению ехидн и утконосов.
