Український телекомунікаційний портал

Вчений із США змоделював на комп’ютері та надрукував на 3D-принтері копії зубів змілодонів і дійшов висновку, що у певний відрізок життя вони могли мати подвійні ікла — молочні та корінні. Інженерні випробування показали, навіщо тваринам могла знадобитися така зубна система.

Смоляні ями Ла-Бреа — це родовища бітуму в Лос-Анджелесі. Протягом тисячоліть тварини потрапляли сюди та гинули у цій пастці. Тому тут проводяться палеонтологічні розкопки. За сотню з гаком років звідси витягли близько двох тисяч черепів шаблезубих кішок. У деяких із них помітили цікаву особливість — лунка для ікла була зайнята не одним, а двома зубами: один із них був корінний, а інший молочний.

Йдеться про найвідоміших представників шаблезубих кішок — Smilodon fatalis, які мешкали на території Північної та Південної Америки в період від 1,6 мільйона до 10 тисяч років тому.

Палеонтолог Джек Цзенг (Z. Jack Tseng) із Каліфорнійського університету (США) вивчив ці черепи та вважає, що такі приклади не випадковість. Він знайшов підтвердження раніше висловленої іншими вченими гіпотезі про те, що молочні зуби допомагали хижакам стабілізувати постійні. Висновки дослідника представлені у журналі The Anatomical Record.

Джек Ценг провів комп’ютерне моделювання та справжні експерименти на пластикових моделях, «випробувавши» таким чином на міцність зуби шаблезубих кішок Smilodon fatalis при згинанні їх убік. Вчений використав тип інженерного аналізу – так звану теорію вигину балок. Ця модель враховує деформацію зсувів та обертальні вигини, що робить її застосовною для опису поведінки будівельних балок, сендвіч-панелей, мостів та інших інженерних конструкцій.

З’ясувалося, що якщо міцність ікла шаблезубого тигра на вигин — сила, яку зуб може витримати, перш ніж зламається, залишається приблизно однаковою при її подовженні, то жорсткість ікла — його прогин під дією заданої сили — зменшується зі збільшенням довжини. Це означає, що хоча міцність ікла при подовженні падає слабо, схильність його до прогину під навантаженням все ж таки зростає. Надруковані на 3D-принтері копії зубів шаблезубих кішок вчений також протестував на вигин та рівень жорсткості на спеціальному пристрої, призначеному для вимірювання міцності на розтяг. Результати тестів підтвердили, що показало комп’ютерне моделювання.

Палеонтолог дійшов висновку, що молочні ікла не випадали у кішок-підлітків протягом 30 місяців, аж доти, поки на їхньому місці не виявиться постійний зуб. При цьому молочне ікло, судячи з усього, служив корінною опорою. Ймовірно, це було потрібно, щоб не втратити основного ікла, перш ніж тварина навчиться добре полювати.

Дослідник вважає, що схожа система могла бути особливістю не лише Smilodon fatalis підліткового періоду. Можливо, вона розвинулася і в інших видів шаблезубих тварин, хоча в літописі скам’янілостей інших прикладів подвійних іклів у подібних видів поки не виявлено.

Форми ссавців охоплюють як живі, так і вимерлі види, близькі до ссавців. Дослідження форм ссавців допомагає вченим розшифрувати еволюційний розвиток, відповідальний за різні особливості ссавців.

У двох послідовних дослідженнях у журналі Nature д-р Мао Фаньюань і д-р Чжан Чі з Інституту палеонтології та палеоантропології хребетних (IVPP) Академії наук Китаю разом із колегами з Австралії та Сполучених Штатів нещодавно повідомили про дві форми ссавців юрського періоду з Китаю, виявивши найдавнішу диверсифікацію зубів, середнє вухо нижньої щелепи та суглобово-квадратну суглобову трансформацію форм ссавців.

Дослідження надають ключову інформацію про еволюційний зсув від кісток щелеп рептилій до ранніх кісточок середнього вуха ссавців, представляючи нові погляди на раннє різноманіття форм ссавців і змінюючи ранню філогенію ссавців.

Шуотеріїди та еволюція зубів

Шуотеріїди були формами ссавців юрського періоду з псевдотрибосфеновими молярами, які мали «псевдоталонід» (подібну до басейну структуру) перед тригонідом у нижніх молярах. Навпаки, корінні зуби у живих ссавців мають трибосфенний малюнок, де талонід розташований за тригонідом і «приймає», тобто з’єднується з протоконусом верхнього моляра для обробки/жування їжі.

Традиційно шуотеріїди філогенетично групувалися з «австралосфеніданами» (включаючи живих однопрохідних), але цей зв’язок є суперечливим і залишає непоясненими деякі дивовижні морфологічні, палеогеографічні та функціональні питання форм ссавців.

У першій статті дослідники вивчили два екземпляри з середньоюрського місцезнаходження Даохугоу у Внутрішній Монголії та встановили новий рід і вид шуотеріїд, Feredocodon chowi.

Ґрунтуючись на доказах повних зубних рядів, оклюзійних взаємозв’язків і послідовної гомології зубів, дослідники запропонували нову інтерпретацію: псевдотрибосфенові моляри насправді гомологічні малюнку молярів докодонтанів.

Результати філогенетичного аналізу, реконструйованого на основі переглянутих характеристик зубів, свідчать про те, що Morganucodon-подібний предок незалежно дав початок трьом основним групам ссавців: Docodontiformes (Docodonta та Shuotheridia), Allotheria та Holotheria (symmetrodontans, therians та kin). Ключова особливість еволюції зубів у ранніх форм ссавців полягає в тому, що корінні зуби, які виникли внаслідок предків триконодонтів, як у Morganucodon , стали ширшими та складнішими для більш ефективної обробки їжі. Однак еволюційні процеси трьох груп відбувалися в різних напрямках.

Еволюція середнього вуха нижньої щелепи

У другій статті дослідники повідомили про нижньощелепні середні вуха (MdME) двох видів — один був шуотеріїдним Feredocodon, описаним вище, а інший — твариною, схожою на Morganucodon , із ранньоюрської біоти Луфенг під назвою Dianoconodon youngi.

Ці два види показали деякі нові морфологічні особливості, які підтверджують еволюційний перехід від кісток щелепного суглоба до кісточок середнього вуха у ранніх ссавців. Особливості нижньої щелепи свідчать про те, що один з подвійних щелепних суглобів предків Morganucodon, суглобово-квадратний суглоб, втратив свою несучу функцію у Dianoconodon, в той час, як нижньощелепне середнє вухо було краще пристосоване для слуху. Постзубні кістки шуотерідних видів є більш досконалими, демонструючи характеристики, придатні для суто слухової функції.

Нові дані дають уявлення про те, як окостенілий хрящ Меккеля функціонував як стабілізуючий механізм, і показують, що медіальне зміщення квадрата відносно суглобової кістки відіграло вирішальну роль у перетворенні щелепного суглоба, що несе навантаження, на структури середнього вуха.

Це дослідження рішуче підтверджує і посилює думку про те, що поступова еволюція середнього вуха ссавців є класичним прикладом еволюції хребетних.