Ученые выяснили, что предки черепах обзавелись зачатками панциря в процессе рытья нор. Кости, которым в будущем предстояло выполнять защитную роль, первоначально служили опорой для мощных копательных конечностей.

Об этом говорится в статье американских и немецких палеонтологов, опубликованной в журнале Current Biology.

Известно, что карапакс (верхняя часть панциря) черепах образован сросшимися позвонками и расширенными ребрами. Древнейшим известным предком черепах считается пермская рептилия Eunotosaurus, жившая 260 млн лет назад на территории ЮАР - у нее еще не было карапакса, но ребра уже расширились.

До сих пор оставалось неясным, что послужило причиной первоначального расширения ребер. Дело в том, что ребра - это одна из самых консервативных костей скелета. Малейшее изменение их формы ведет к целому ряду проблем. «Ребра китов, змей, динозавров, людей и подавляющего большинства других животных выглядят одинаково», -- подчеркнул Тайлер Лайсон, соавтор статьи.

На первых стадиях эволюции расширение ребер не давало черепахам никаких преимуществ в плане безопасности, зато создавало массу неудобств с вентиляцией легких и укорачивало длину шага и, следовательно, снижало подвижность. То есть естественный отбор, на первый взгляд, никак не мог благоприятствовать этой особенности. Тем не менее, изучив новые находки Eunotosaurus, авторы статьи показали, что это не так.

Выяснилось, что пермская проточерепаха обладала мощными передними конечностями, которые могли использоваться для копания. Расширенные ребра и уменьшение числа ребер и несущих их позвонков (9 по сравнению с 18 у предковых рептилий) укрепляли тело Eunotosaurus. Поэтому, когда она упиралась в землю конечностями, чтобы выкопать очередную порцию грунта, нагрузка более эффективно распределялась по ее скелету.

Сначала для рытья, потом для защиты

Похожую тактику используют и современные североамериканские черепашки гоферы, которые прокладывают под землей сложную систему нор. По мнению ученых, представители Eunotosaurus вели схожий образ жизни. Судя по довольно крупным глазам диаметром около 10 мм, проточерепахи не проводили всё время в норах, а лишь использовали их в качестве укрытия в периоды засух.

В данном регионе климат в конце перми - начале триаса становился всё более сезонным, так что рытье нор было эффективной стратегией выживания. Интересно, что в том же южноафриканском бассейне Кару, откуда происходят проточерепахи, недавно был найден другой копатель нор - предок млекопитающих цинодонт, в чьем жилище расположился незваный гость - темноспондильная амфибия.

Исследование остатков рептилии Eunotosaurus из пермских отложений Южной Африки помогло ученым заполнить пробел, зиявший в современных научных представлениях о появлении и эволюции панциря у черепах.

Предок черепах - эунотозавр (Eunotosaurus) "Черепаший панцирь – это довольно сложная структура, история которой началась более 260 млн лет назад, в пермском периоде, – рассказал специалист по рептилиям из Йельского университета доктор Тайлер Лайсон. – Как и другие сложные органы, панцирь развивался на протяжении миллионов лет, постепенно приближаясь к своей современной форме".

 Кажущийся практически монолитным, на самом деле панцирь состоит из 50 сросшихся костей. Черепахи являются единственной группой животных, использующих для защиты сросшиеся ребра, позвонки и кости плечевого пояса. Все остальные позвоночные обходятся щитами, образованными из поверхностных, кожных косточек, не имеющих непосредственной связи с основным скелетом.

Окаменевшие ребра эунотозавра "Причина, по которой другие животные не используют расширение своих ребер для создания панциря, я полагаю, заключается в том, что и у млекопитающих, и у рептилий ребра задействованы в процессе дыхания, – сообщил Лайсон. – Если вы превращаете свои ребра в броню, вам придется искать новый способ, чтобы дышать".

 Речь идет о циклическом расширении и сжатии грудной клетки, благодаря которому обеспечивается приток свежего воздуха к легким и последующая его оттуда эвакуация. Также в процессе обычно задействована диафрагма (грудобрюшная преграда), но дышать только с ее помощью активно двигающимся животным было бы затруднительно.

 До самого последнего времени ископаемые остатки древних черепах датировались возрастом примерно 210 млн лет назад, причем их панцирь уже был в полной мере сформирован, и палеонтологам было трудно судить о ранних этапах появления этой структуры. Но в 2008 году в Китае обнаружили Odontochelys semitestacea – рептилию возрастом около 220 млн лет, у которой имелся отлично развитый пластрон – брюшная половина панциря, и частично сформированный карапакс – верхний, или спинной щит.

 Eunotosaurus, переизучить остатки которого решил Лайсон, жил еще на 40 млн лет раньше. Девять пар его ребер были расширены так, как это свойственно только черепахам, пишет FARS. И так же, как у них, у эунотозавра были атрофированы межреберные мышцы. В то же время широкие шипы на позвонках, общие для черепах и одонтохелиса, у эунотозавра еще отсутствуют.

 "Эунотозавр аккуратно заполняет пробел длинной 30-55 миллионов лет в палеонтологической летописи черепах, – уверен доктор Лайсон. – Есть некоторые анатомические подробности и особенности развития, которые говорят, что он был самым ранним представителем черепах. Его морфология занимает промежуточное положение между черепахами с их полностью сформированным панцирем и примитивными чертами других позвоночных. Таким образом, Eunotosaurus помогает преодолеть разрыв между черепахами и прочими рептилиями".

 В настоящее время американский палеонтолог и его коллеги намерены более подробно изучить систему органов дыхания черепах, позволяющую им дышать с неподвижными ребрами. "Ясно, что новый механизм вентиляции легких развивался в тандеме с формированием панциря", – уверен Лайсон.

 Эунотозавр представлял собой небольшое ящерицеподобное животное подкласса парарептилий. Его остатки были найдены в 1892 году в знаменитой южноафриканской формации Кару вместе с другими обитателями пермского периода. Впервые предположение о его родственных связях с черепахами было сформулировано в начале 20 века.

Источник: PaleoNews