Ученые разгадывают тайну эволюции шеи жирафа
Согласно исследованию, проведенному учеными из Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных (IVPP) Китайской академии наук, окаменелости странного раннего жирафа выявили ключевые движущие силы эволюции жирафов.
Как эволюционировала длинная шея жирафа, долгое время оставалось загадкой эволюции. Хотя существовали разные мнения о процессе удлинения шеи жирафа, ученые никогда не сомневались, что толчком к удлинению шеи послужили листья на высоких деревьях.
Однако по мере того, как наблюдения за поведением жирафов увеличивались, ученые начали понимать, что длинная шея жирафов на самом деле служит оружием в соревновании за ухаживание самцов за самками, и это может быть ключом к тайне эволюции жирафов.
В частности, жирафы используют свою раскачивающуюся шею длиной от двух до трех метров, чтобы направлять свои тяжелые черепа, оснащенные небольшими оссиконами и остеомами, в слабые части соперников. В результате чем длиннее шея, тем больше урон противнику.
Ученые IVPP провели исследование Discokeryx xiezhi, странного раннего жирафа. Это исследование способствует пониманию того, как развивалась длинная шея жирафа, а также пониманию обширной интеграции борьбы за ухаживание и кормления. На самом деле размер шеи самцов жирафов напрямую связан с социальной иерархией, а соревнование ухаживаний является движущей силой эволюции длинных шей.
Окаменелости для этого исследования были найдены в слоях раннего миоцена возрастом примерно 17 миллионов лет на северной окраине Джунгарской котловины, в Синьцзяне. Частью находки были полный череп и четыре шейных позвонка.
«Discokeryx xiezhi отличался многими уникальными характеристиками среди млекопитающих, включая развитие дисковидного большого оссикона в середине его головы», — сказал профессор Дэн Тао из IVPP, автор исследования. Единственный костяк напоминает косточку сечжи, однорогого существа из древнекитайской мифологии, что и дало название окаменелости.
По словам исследователей, шейные позвонки Discokeryx xiezhi очень крепкие и имеют самые сложные суставы между головой и шеей, а также между шейными позвонками среди всех млекопитающих. Команда продемонстрировала, что сложные сочленения между черепом и шейными позвонками Discokeryx xiezhi были особенно приспособлены к высокоскоростному лобовому удару.
Они обнаружили, что эта структура была гораздо более эффективной, чем у современных животных, таких как овцебыки, которые приспособлены к ударам головой. На самом деле Discokeryx xiezhi, возможно, был позвоночным, лучше всего приспособленным к удару головой.
«И современные жирафы, и Discokeryx xiezhi принадлежат к надсемейству Giraffoidea. Хотя морфология их черепа и шеи сильно различается, оба связаны с борьбой самцов, и оба эволюционировали в экстремальном направлении», — говорят ученые.
Исследовательская группа сравнила морфологию рогов нескольких групп жвачных животных, в том числе жирафов, крупного рогатого скота, овец, оленей и вилорогов. Они обнаружили, что разнообразие рогов у жирафов намного больше, чем у других групп, с тенденцией к крайним различиям в морфологии, что указывает на то, что борьба за ухаживание у жирафов более интенсивна и разнообразна, чем у других жвачных животных.
Исследовательская группа дополнительно проанализировала экологическую среду Discokeryx xiezhi и нишу, которую он занимал. Земля находилась в теплом периоде и, как правило, была покрыта густыми лесами, но район Синьцзяна, где обитал Discokeryx xiezhi, был несколько суше, чем другие районы, потому что Тибетское плато на юге резко поднималось, что блокировало перенос водяного пара.
«Стабильные изотопы зубной эмали показали, что Discokeryx xiezhi жил на открытых пастбищах и, возможно, мигрировал сезонно», — сказал Мэн Джин, автор исследования. Для животных того времени пастбищная среда была более бесплодной и менее комфортной, чем лесная. Жесткое боевое поведение Discokeryx xiezhi могло быть связано со стрессом, связанным с выживанием, вызванным окружающей средой».
В начале появления рода Giraffa существовала подобная среда. Около 7 миллионов лет назад Восточноафриканское плато также превратилось из лесной среды в открытые саванны, и непосредственным предкам жирафов пришлось приспосабливаться к новым изменениям.
Возможно, что у предков жирафов в этот период самцы выработали способ нападения на своих конкурентов, размахивая шеей и головой. Эта борьба, поддерживаемая половым отбором, привела, таким образом, к быстрому удлинению шеи жирафа в течение 2 миллионов лет, в результате чего появился современный род Giraffa.
Основываясь на этом удлинении, жирафы хорошо подходили для кормления листвой высоких деревьев. Однако их экологический статус был неизбежно менее безопасным, чем у полорогих и оленьих. В результате маргинальная экологическая ниша жирафов, возможно, способствовала экстремальной внутривидовой конкуренции за ухаживание, что, в свою очередь, могло способствовать экстремальной морфологической эволюции.
Исследование было опубликовано в журнале Science.