03 декември 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Как да се оформили съвременните китове в процеса на еволюцията

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 07 октомври 2022 в 00:01 23800

Изследване на повече от 200 черепа на китове разкрива еволюционни процеси през последните 50 милиона години.

Китовете са странни. Разредът Китоподобни (Cetacea) съдържа най-голямото животно, живяло някога - синия кит, както и други гигантски китове с бивни и разнообразни видове зъбати китове, включително делфини, морски свине, нарвали, кашалоти и др. Групата съдържа единствените изцяло водни бозайници, които раждат живи малки в солена вода. Ноздрите на китовете се намират на върха на главите им. Списъкът със странни характеристики е дълъг.

Черепите на китовете са една от най-големите им странности. Черепите като цяло са палеонтологична съкровищница - обяснява палеонтологът и специалист по макроеволюционна екология Елън Кумбс (Ellen Coombs), докторант в Националния природонаучен музей Смитсониън. В тях се намират мозъкът, сетивните органи и зъбите, които могат да дадат информация на изследователите за поведението и храненето на животните. От няколко години Кумбс изучава особеностите на китовия череп - като например необичайната асиметрия на структурата при някои видове - и тяхното значение за еволюцията на китоподобните.

За първи път тя започва да събира 3D сканирания на черепи на китове през 2018 г., когато е докторант в Природонаучния музей в Лондон. Целта ѝ е да събере данни за черепи, които произхождат не само от различни периоди в еволюционната история на китовете, но и от различни географски райони - от Европа и Северна Америка до Перу и Нова Зеландия. Основната процедура е проста. С помощта на 3D скенер тя прави няколко снимки, след което ги обработва, почиства и обединява в един цялостен 3D модел.

Елън Кумбс използва 3D скенер за черепи в Природонаучния музей на окръг Лос Анджелис. Кредит: Vanessa Rhue, Los Angeles County Museum

Това е не е лесно да се направи, когато се сканират стотици черепи, особено когато са на китове. Черепът на калифорнийската морска свиня (Phocoena sinus), най-малкото китоподобно в света, е доста удобен, тъй като е малък. Но черепът на синия кит (Balaenoptera musculus) е по-скоро с размерите на автомобил.

Кумбс сглобява изображения на около 200 черепа с общо над 400 000 маркера. "Завършването на работата ми отне повече от година", разказва Кумбс.

Тя отбелязва, че някои открития са се появили веднага. Например зъбатите китове (Odontoceti) "имат много асиметрични черепи". През 2020 г. Кумбс е съавтор на статия за някои от първоначалните си открития, която разкрива, че черепите на зъбатите китове са еволюирали, за да помести кълбо с размера на пъпеш от мастна тъкан, която усилва високите звуци, които тези китоподобните издават за ехолокация.

Илюстрация на ехолокацията на зъбат кит. В жълто е означен "пъпешът" (melon) - кълбо от мастна тъкан, която усилва високите звуци, които тези китоподобните издават за ехолокация. Кредит: Wikimedia Commons

Изследвайки черепите на китоподобните по филогенетичното дърво, Кумбс и екипът от колеги експерти по китовете и еволюцията им ,могат да направят извод кога са настъпили определени промени в структурата - и колко бързо.

Резултатите, публикувани тази година, показват, че черепната еволюция на китовете е протекла на три вълни. Първата е била в самото начало на еволюцията на китовете, преди малко по-малко от 50 милиона години, когато археоцетите - предците на съвременните китоподобни, появили се през еоценската епоха - са навлезли за първи път във водата.

"В рамките на осем до дванадесет милиона години", разказва Кумбс, "те се превръщат от изцяло сухоземни в изцяло водни."

Следващата сериозна промяна настъпва преди около 39 милиона години, когато двата подразреда китове - беззъбите, баленовите китове (Mysticeti) и зъбатите китове - тръгват по свой път. Баленовите китове започват да развиват дълги кератинови пластини, които позволяват филтриращо хранене. Това продължило до преди около 23 милиона години, когато темпото на еволюция на черепа им се забавило. Междувременно зъбатите китове развиват ехолокация, която им позволява да ловуват при ниска осветеност и в труден терен, например в мътни реки, затрупани с камъни или лед.

В последната вълна на еволюцията, отпреди около 18 милиона до 10 милиона години, се наблюдава експлозия на разнообразието сред зъбатите китове. Ехолокацията, за разлика от балените, е инструмент, който може да помогне на животните да използват много различни ниши, обяснява Кумбс, като по този начин стимулира нови адаптации и създава нови видове - от речните делфини до дълбоко гмуркащите се кашалоти.

Компютърен модел на черепа на косатка (Orcinus orca). Кредит: Ellen Coombs

Анатомът Пол Мангер (Paul Manger) от Университета Уитуотърсранд в Йоханесбург, който не е участвал в работата, коментира, че едно от най-интересните открития на изследването е, че тези три случая на бързи промени в анатомията на черепа "корелират с промените в размера на мозъка по време на еволюцията". Той отбелязва например, че е имало значително увеличение на размера на мозъка точно при възникването на зъбатите китове и отново преди около 15 милиона години при появата на Delphinoidea, най-голямата група зъбати китове и таксонът, съдържащ делфините. "Така че това изследване подкрепя и разширява предишни изследвания и го прави много добре", разказва Мангер.

Компютърен модел на череп на син кит (Balaenoptera musculus). Кредит: Ellen Coombs

Мащабът на базата данни е огромен и позволява на учените да хвърлят светлина върху по-широки тенденции.

Кумбс разказва, че вече има няколко изследователи, включително други еволюционни биолози, климатолози и поведенчески еколози, които искат да използват набора от данни за по-нататъшни изследвания, и добавя, че тя също не е приключила с него.

"Има толкова много въпроси, които можем да зададем, използвайки само този набор от данни, но има и още, които можем да добавим към него. Гордея се с това."

Спрaвкa: The tempo of cetacean cranial evolution
Ellen J. Coombs, Ryan N. Felice, Julien Clavel, Jonathan H. Geisler, Brian Beatty, Anjali Goswami et al.
Open Access Current Biology Published:May 09, 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.04.060 

Изтoчник: The Evolutionary Shaping of Modern Whales, The scientist


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.