Сумчатые могут быть более развитыми млекопитающими, чем плацентарные
Эволюция млекопитающих не так однозначна, согласно новому исследованию, которое предполагает, что сумчатые являются более развитыми млекопитающими.
Оценив, как размножался и развивался общий предок млекопитающих, ученые опровергли давнее мнение о том, что сумчатые более примитивны, чем плацентарные.
Сумчатые долгое время считались промежуточным этапом эволюции между яйцекладущими и плацентарными млекопитающими, потому что они рождают сильно недоразвитых детенышей, подобных эмбриональному состоянию плацентарных.
Однако новое исследование показало, что предки обеих групп были больше похожи на плацентарных, чем на сумчатых, а это означает, что сумчатые изменили свой метод размножения больше, чем плацентарные.
В исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, были проанализированы черепа на разных стадиях развития у 22 современных видов млекопитающих. Микро-КТ сканирование 165 образцов помогло исследовательской группе реконструировать изменения черепа этих видов.
Используя эти данные, исследователи оценили, как мог бы развиваться общий предок сумчатых и плацентарных, и сравнили его с обеими группами, чтобы увидеть, какая из них наиболее похожа.
«Используя этот большой набор сравнительных данных, полученный из исторических коллекций музея, мы смогли перевернуть то, что мы знаем об эволюции млекопитающих, с ног на голову».
Используя огромный набор данных микро-КТ-сканирования образцов сумчатых и плацентарных животных, начиная от эмбрионов и заканчивая взрослыми особями, команда ученых измерила, как форма их черепа меняется в процессе развития, и реконструировала, как развивался их предок. Это показало, что сумчатые изменились больше, чем предки, в сравнении с плацентарными.
«Долгое время люди относились к сумчатым как к «низшим млекопитающим», которые представляют собой промежуточную стадию между плацентарными млекопитающими и яйцекладущими, — объясняют ученые. «Оказывается, сумчатые — это те, которые намного более развиты по сравнению с предковой формой. Как члены плацентарных млекопитающих, мы часто предвзято относимся к нашей группе, на которую направлена эволюция, но эволюция работает не так».
Как эволюционировали сумчатые и плацентарные млекопитающие?
Всех современных млекопитающих можно разделить на три группы: плацентарные, сумчатые и однопроходные. Их легко отличить по способу размножения.
Самую большую группу представляют плацентарные млекопитающие, которые рождают живых, хорошо развитых детенышей и составляют около 95% всех ныне живущих млекопитающих, включая человека.
Сумчатые также рождают живых детенышей, но у них очень короткий период беременности, поэтому потомство очень недоразвито, и поэтому родитель должен присматривать за ним в сумке.
Однопроходные — млекопитающие, откладывающие яйца, и самые маленькие из трех групп. Они содержит всего пять видов, живущих сегодня в двух семействах: утконосы и ехидны.
Считается, что все современные млекопитающие произошли от общего предка, откладывающего яйца, который жил примерно 180 миллионов лет назад (theriiformes, териобразные). Ученые думают, что терианы (therians), группа, состоящая из сумчатых и плацентарных млекопитающих, отделились друг от друга довольно скоро после этого, около 160 миллионов лет назад.
Поскольку терианы эволюционировали от предков, рождающихся через яйцо, первоначально считалось, что живорождение недоразвитого детеныша, как у современных сумчатых, было естественной промежуточной стадией. Однако новое исследование показало, что это не так.
«Что мы можем ясно показать, так это то, что сумчатый способ развития больше всего изменился по сравнению с предком сумчатых и плацентарных», — говорят ученые. «То, как сумчатые размножаются, не является промежуточной формой между яйцекладущими и плацентарными млекопитающими. Это просто совершенно другой способ развития».
Почему у сумчатых рождается недоразвитое потомство?
Плацентарные млекопитающие рождаются с уже хорошо развитыми четырьмя конечностями и черепами, которые увеличиваются в размерах по мере взросления животного. Период беременности варьируется в зависимости от размера тела, и у африканских слонов может достигать 22 месяцев.
Напротив, сумчатые по существу рождаются в эмбриональном состоянии. Например, кенгуру рожает детеныша размером в несколько сантиметров всего через месяц после зачатия, а затем кормит его до шести месяцев.
Задние конечности и череп этих малышей еще не полностью сформировались, а вот передние конечности и ротовые кости немного более развиты. По сути, у животного есть все части, необходимые для того, чтобы пролезть сквозь шерсть матери, добраться до сосков и сосать молоко, но не более того. У многих сумчатых есть сумка, которая помогает защитить слаборазвитых детенышей, пока они находятся в этой очень уязвимой стадии.
Но почему сумчатые развили эту репродуктивную стратегию, до сих пор до конца не выяснено.
«Было высказано предположение, что сумчатая стратегия лучше, если вы живете в условиях сильной нестабильности окружающей среды», — объясняют ученые. «Плацентарные млекопитающие имеют длительный период беременности, поэтому, если животное переживает период, когда ресурсы истощаются, и мать, и потомство, скорее всего, умрут».
«С сумчатыми это стратегия с гораздо меньшим риском, потому что мать может легко бросить их на очень ранней стадии развития, поэтому, по крайней мере, мать может выжить и повторить попытку позже».
В то время как сегодня около двух третей живых сумчатых обитают в Австралии, считается, что самые ранние сумчатые произошли из Северной Америки. Оттуда они распространились через Южную Америку и, в конце концов, добрались до Австралии через Антарктиду, используя сухопутные связи.
И все же многие плацентарные млекопитающие также жили в то время в Южной Америке, но, по-видимому, не успели совершить это путешествие.
«Одна из идей заключается в том, что сумчатые были лучше подготовлены к этому путешествию из-за их более гибкой репродуктивной системы», — объясняет Анджали Госвами, автор исследования.
«Поэтому, растягивая развитие и делая его более внешним по отношению к матери, сумчатые могут лучше справляться с менее стабильными экологическими ситуациями. Но это в значительной степени предположение и гипотеза, которую необходимо проверить».