Марсело Санчес - Эмбрионы в глубинах времени

Эволюция млекопитающих в Южной Америке — это благодатный объект для исследований в области палеонтологии позвоночных, но лишь недавно знание хронологии и репрезентативность выборок фауны стали достаточно хорошими, чтобы позволить нам уверенно исследовать характер эволюции. Панчо Гоин, Фреди Карлини и их коллеги из Ла-Платы недавно заметили, что значительные изменения в фауне млекопитающих совпадают с резким снижением глобальных температур в самом конце эоцена — раннем олигоцене. Они назвали это событие Bisagra Patagónica, или «Патагонский шарнир», и оно было зарегистрировано в Южной Аргентине. Многие группы сумчатых и родственников броненосцев вымерли в конце эоцена, и много новых видов этих животных появилось в олигоцене. [67] Для знакомства с эволюцией сумчатых млекопитающих аргиролагид см. Simpson 1970 и Sánchez-Villagra и др. 2000. И что примечательно у раннеолигоценовых групп, так это их новая стратегия в онтогенезе зубов — состояние, когда зубы постоянно растут, называемое гипсодонтией. Эта особенность включает новую совокупность изменений в метаболизме и в истории жизни, и, вероятно, возникла как ответ на износ зубов, вызванный главным образом присутствием вулканического пепла в пище, как выяснил в ходе исследований Рик Мэдден.

В противоположность вышеприведённым примерам, существенное снижение температуры, которое произошло в Северной Америке в то же самое время, что и Bisagra Patagónica в Аргентине (на границе эоцена и олигоцена, примерно 34 миллиона лет назад), явно оказало лишь небольшое влияние на эволюцию млекопитающих. Опираясь на превосходные коллекции многочисленных видов млекопитающих из отложений свиты Уайт-Ривер с запада Соединёных Штатов, Дон Протеро и его коллеги показали, что подавляющее большинство видов млекопитающих не изменилось морфологически, несмотря на явно выраженные климатические изменения.

Изучение поверхности зубов показало, что должны были произойти изменения в рационе, хотя форма зубов осталась той же самой. Возможно, млекопитающие Северной Америки в том месте и к тому времени приобрели в процессе эволюции большую фенотипическую пластичность, чем их современники в Южной Америке. С другой стороны, хотя эоцен-олигоценовое изменение климата было глобальным, его последствия могли отличаться на локальном уровне, при различной степени вулканической активности на этих двух континентах, что в этом отношении является важным фактором, который стоит учитывать.

Воздействие температуры на эволюцию индивидуального развития хорошо прослеживается во многих эмпирических исследованиях ныне живущих видов. Также существуют косвенные подсказки, которые предоставляет летопись окаменелостей. В эоцене, за миллионы лет до более холодного олигоцена, существовало множество разнообразных ископаемых фаун с такими же признаками, как у тропических фаун наших дней, даже в высоких широтах. В современной северо-восточной Колумбии примерно от 58 до 60 миллионов лет назад жила примечательная гигантская змея Titanoboa cerrejonensis , длина тела которой оценивается в 13 метров, а масса в 1140 килограммов. Поскольку температуры повышались и снижались с течением геологического времени, то же самое происходило с верхним пределом размера холоднокровных существ, таких, как змеи, обмен веществ у которых находится под влиянием средней температуры окружающей среды. Джейсон Хэд с сотрудниками подсчитал, что для выживания змеи размером с Titanoboa требовалась бы круглогодично средняя температура от 30 °C до 34 °C. Для сравнения, среднегодовая температура сегодняшней Картахены на побережье Колумбии — около 28 °C.

Способ воспроизводства и способность эволюционировать, адаптироваться в течение немногих поколений, могут изменяться на протяжении эволюционного времени как ответ на изменения окружающей среды абиотического и биотического характера совместно с внутренними изменениями. Пример этого явления показывает ранний этап увеличения видового разнообразия и адаптивной радиации современных акул и скатов в ранней юре, изученный Юргеном Криветом и его коллегами. После волны массового вымирания конца триаса начались оппортунистическое быстрое увеличение видового разнообразия и активная экологическая радиация у акул и родственных им форм, который были связаны с мелкими размерами тела, небольшой продолжительностью жизни и размножением путём откладывания яиц, и, вероятно, были вызваны этими же обстоятельствами. Эти особенности истории жизни позволили быстрее возникать экологическим новшествам в плане строения тела. Итоги исследования современных акул, скатов и химер показали, что у живородящих видов риск вымирания выше, чем у яйцекладущих, даже в случае пропорционально более высокого уровня выедания хищниками особей и яиц в случае яйцерождения. Так происходит из-за того, что эволюционная приспособленность живородящих видов оказывается очень низкой в случае гибели беременных самок, и это делает их более подверженными риску исчезновения. В ранней юре яйцерождение позволило акулам и их родственникам лучше приспособиться к изменению условий окружающей среды. Большая продолжительность жизни и живорождение у большинства ныне живущих видов акул делают их сильно уязвимыми в случае массового вымирания.

Очень немногие виды наших далёких зверообразных предков пережили пермо-триасовый эпизод массового вымирания примерно 250 миллионов лет назад. Большинство родословных линий прервалось, и многие из их представителей были плотоядными формами. Выжила лишь малая часть этих ранних родственников млекопитающих, и среди них был Lystrosaurus , наиболее многочисленный вид четвероногих позвоночных во время раннетриасового периода восстановления фауны после массового вымирания. Lystrosaurus принадлежит к числу дицинодонтов, получивших название из-за своей специализированной зубной системы, включавшей лишь два клыка. Эти травоядные были крупными, размером от крысы до быка, и разнообразными: известно более семидесяти их родов. Lystrosaurus не только выжил, но также широко распространился географически и был многочисленным в эпоху раннего триаса.