Starożytne jaszczurki, które wędrowały po Ziemi setki milionów lat temu, mogły być pokryte włosami. Przynajmniej geny białek „włosów” w DNA współczesnych jaszczurek i ptaków są obecne - i mają prawie taką samą formę jak u ssaków. Dlaczego ich potrzebują i skąd pochodzą, pozostaje tajemnicą
Nawet w najbardziej fantastycznych scenariuszach filmów o dinozaurach autorzy nie eksperymentowali zbytnio z zasłonami swoich podopiecznych. Rozmiar, kolor łusek, kolców i grzbietów - wszystko to, co wystarczało wyobraźni, dostosowane do historycznej wiarygodności.
Natura jak zwykle okazała się bardziej oryginalna - Leopold Eckhart i jego koledzy z uniwersytetów w Wiedniu, Bolonii i Padwie wykazali, że genom jaszczurek zawiera geny kodujące białka strukturalne włosów.
Jak się okazało, popularna wśród miłośników zwierząt jaszczurka Anolis carolinenis, która kilka lat temu stała się pierwszym gadem z odszyfrowaną sekwencją DNA, ma sześć genów kodujących ssacze „włochate” keratyny. Niemal na pewno mają je u ptaków, których przodkowie oddzielili się od gadów później niż przodkowie zwierząt.
Terapsydy (Therapsida), dawniej znane jako „gady zwierzęce” - oddział z klasy synapsydów. Pojawiły się we wczesnym okresie permu.
Tradycyjnie terapsydy klasyfikowano jako gady, ale posiadały szereg cech charakterystycznych dla ssaków, związanych przede wszystkim z budową zębów. Oprócz budowy zębów, terapsyd (a właściwie cała synapsyda) gałąź czworonogów prawdopodobnie początkowo miała inną budowę skóry. W tej grupie nigdy nie wykształciły się skale twarde. Wiadomo, że prymitywne terapsydy miały gładką, bezłuskową skórę. Być może skóra miała liczne gruczoły. Kwestia czasu pojawienia się sierści nie została jeszcze ostatecznie rozstrzygnięta. Vibrissae („wąsy”) mogą pojawić się dość wcześnie (nie jest wykluczone, że mają je nawet dicynodonty).
Większość terapsydów wyginęła podczas katastrofy permu, kilku przedstawicieli przetrwało do triasu, po którym wymarli. Wyjątkiem były cynodonty, które należały do grupy periodontów - wywodzą się z nich ssaki. Cynodonty przetrwały do wczesnej kredy. Możliwe też, że dicynodonty przetrwały w Australii do początków kredy.
Nie ma nic dziwnego w tym, że gady mają keratyny. To oni tworzą gęste formacje, takie jak pazury i niektóre zewnętrzne płyty. Jednak naukowcy odkryli w anolisie niemal „ludzkie” białka. Dlaczego ich potrzebują, wciąż pozostaje tajemnicą.
Co ciekawe, na pierwszy rzut oka odkrycie wyda się bardziej znaczące, jeśli weźmiemy pod uwagę, że powłoka ciała jest najbardziej charakterystyczną cechą każdej klasy kręgowców. Wystarczy przypomnieć łuski placoidalne w łuskach chrzęstnych i kostnych ryb kostnych, gołą „oddychającą” skórę płazów i mocne łuski, które tworzą zbroję gadów. A najwęższe klasy kręgowców - ptaki i ssaki - nabyły odpowiednio pióra i wełnę.
Ponadto powłoka jest również cechą definiującą. W odróżnieniu od wielu innych adaptacji z jednej strony ograniczają one siedlisko, az drugiej pozwalają na osiągnięcie maksymalnego postępu ewolucyjnego w danych warunkach klimatycznych i geograficznych.
Jednak to, kiedy zwierzęta nauczyły się zapuszczać włosy, wciąż pozostaje tajemnicą. I chociaż praca Eckharta nie ma wystarczającej mocy, aby ocenić ten punkt na podstawie dowodów genetycznych, opartych na publikacji w Proceedings of The National Academy of Sciences, włosy mogły powstać nieco przed rozdzieleniem zwierząt na osobną klasę.
Zwierzęta przez długi czas nie ufały mleku, aby zadbać o ich potomstwo. Jak wykazali szwajcarscy naukowcy, przez 200 milionów lat zachowywali rezerwę - nagromadzenie żółtka w jajku, a zaledwie 30-70 milionów lat temu nasi przodkowie w końcu stracili tę szansę.
Film promocyjny:
Omlet to bardzo pożywne śniadanie, ale większość ludzi nadal woli mleko lub jajka. Tego samego wyboru dokonała natura, pozbawiając ssaki możliwości karmienia swoich dzieci żółtkami około 30–70 mln lat temu. Szwajcarskim naukowcom udało się krok po kroku prześledzić, w jaki sposób zwierzęta zaczęły karmić swoje młode wyłącznie mlekiem - strategię stosowaną przez dotychczasowych przedstawicieli fauny odnoszących największe sukcesy.
W fazie embrionalnej rozwijający się organizm potrzebuje szczególnie dużo składników odżywczych i energii, ponieważ w ciągu kilku dni jedna komórka zwiększa się dziesiątki i setki razy. Przez długie miliony lat ewolucji natura próbowała różnych opcji, aby sprostać tej potrzebie.
Najstarsze organizmy ograniczały się do pozostawienia młodym raz na zawsze zapasów składników odżywczych, gromadząc w jajku wystarczającą ilość „pożywienia”, aby uformować pełnoprawny organizm. Jeśli jajko ma twardą skorupkę, to zwykle nazywamy je jajkiem, a źródłem składników odżywczych jest żółtko jaja.
Hipotezę tę potwierdzają najnowsze wyniki dotyczące innych cech, które wcześniej uważano za unikalne dla ssaków. Po pierwsze, jest to heterodoncja - „różne zęby”, które pojawiły się u gadów, które pozwalają znacznie poszerzyć dietę lub podążać ścieżką specjalizacji, podobnie jak roślinożerne kopytne czy psie drapieżniki. Po drugie, umiejętność wykorzystania żółtka, które zachowało się u zwierząt 200 milionów lat po pojawieniu się łożyska i wyjątkowa zdolność karmienia młodych mlekiem.
Ostatnie wyniki wydają się potwierdzać inną starą hipotezę.
Czaszkę jednego z pierwszych dinozaurów, który odmówił zabijania ze względu na trawę, znaleziono w Afryce. Zwierzę zachowało kły zdobyczy, ale głównym pokarmem były rośliny. Młodość dinozaura udowadnia, że nie potrzebował kłów do polowania, ale aby od czasu do czasu rozcieńczyć nudną dietę czymś mięsnym.
Życie jest często niesprawiedliwe dla najmniejszych, nawet jeśli te maluchy są dinozaurami. Za życia musieli nieustannie się ukrywać i uciekać, a po śmierci przyciągają znacznie mniej uwagi niż, powiedzmy, agresywne tyranozaury i ichtiozaury czy dziwaczne dziobaki. Być może podejście wykształconych paleontologów niewiele różni się od zachowania dzieci, które najpierw patrzą na gigantyczne szkielety i modele w muzeum, a dopiero potem pochylają się nad pojedynczymi małymi kośćmi i skamieniałościami.
Na przykład maleńka czaszka opisana w najnowszym numerze Journal of Vertebrate Paleontology została odzyskana z afrykańskiej gleby w latach 60. ubiegłego wieku i od tego czasu zbiera kurz w magazynach Muzeum Kapsztadzkiego.
Prawdopodobnie nadal leżałby na półkach, gdyby nie Laura Porro z University of Chicago, która odwiedziła muzeum w ramach swojego projektu badania heterodontozaurów. Ta grupa gadów jest jedną z najbardziej tajemniczych wśród znanych mieszkańców triasu i jury. Do tej pory paleontolodzy na całym świecie mają tylko dwie czaszki dorosłych, które różnią się od reszty dinozaurów różnymi, jak sama nazwa wskazuje, zębami - cechą charakterystyczną dla ssaków, a nie dla płazów, gadów, a tym bardziej ptaków.
Wydaje się, że „odkryta na nowo czaszka”, o łącznej długości zaledwie 45 milimetrów, należała do bardzo młodego członka tej grupy. Według obliczeń paleontologów, okaz ważył zaledwie 200 gramów, ale dinozaur mógł z łatwością żywić się samodzielnie.
To kwestia odżywiania sprawiła, że odkrycie to było ważne.
Dorosłe heterodontozaury miały kły, jak u mięsożerców, i płaskie tylne zęby, jak u roślinożerców. Naukowcy nie mają wątpliwości, że bujna roślinność tamtych czasów była podstawą diety, ale po co w takim razie kły? Jedna z hipotez to demonstracja siły i broni w walce z drapieżnikami i ich męskimi krewnymi. Ale w tym przypadku w trakcie dojrzewania pojawiałyby się długie i ostre zęby, a młode nie powinny ich mieć.
Teraz naukowcy są przekonani, że kły heterodontozaurów są dowodem ich przejściowego statusu między gadami mięsożernymi i roślinożernymi. Przodkowie wszystkich dinozaurów i reszta gadów byli aktywnymi drapieżnikami, ale pochodzenie roślinożerców wciąż pozostawało tajemnicą. Dodatkowo, okresem występowania heterodontozaurów jest trias (choć „młodość” odnosi się do wczesnej jury, poprzednie datowane są na koniec triasu), więc heterodontozaury i ich potomkowie mieli dość czasu na osiedlenie się w całej Pangei przed początkiem jej podziału.
Jest też druga cecha, która zbliża te gady do ssaków.
Jak stało się jasne na podstawie zdjęć rentgenowskich, dziecko nie miało podstaw drugiego, trzeciego i tak dalej zębów, charakterystycznych dla zdecydowanej większości nawet współczesnych gadów, nie mówiąc już o drapieżnikach tamtych czasów. Przecież utrata jednego lub dwóch zębów dla zdecydowanej większości drapieżników jest równoznaczna ze śmiercią. Nawiasem mówiąc, brak higieny jamy ustnej uważany jest za jedną z przyczyn krótkiego życia nawet naszych bezpośrednich przodków - Cro-Magnonów.
Sądząc po zębach, heterodontozaury od czasu do czasu rozcieńczały swoją, głównie roślinną dietę mięsem zwierzęcym: kły mogły być używane do ochrony przed wrogami oraz do polowania na małe zwierzęta, na przykład owady. // Muzeum Historii Naturalnej
Tak więc zęby heterodontozaura rosły bardzo powoli, jeśli w ogóle, a poza tym istniały między nimi ścisłe kontakty, ponownie charakterystyczne dla ssaków.
Oczywiście można ostatecznie ocenić preferencje smakowe tylko obserwując zwierzę lub przeprowadzając wypreparowanie jego jelit, ale analiza zębów i szczęk jest również dość wiarygodnym kryterium. Oczywiście trudno sobie wyobrazić, jak dwa lub trzy kilogramowe dorosłe osobniki goniły po lesie na deser - duże owady i małe ssaki, choć to dodaje kolorystyki i tak już żywiołowemu obrazowi okresu jurajskiego.
Sugeruje, że motorem ewolucyjnej zmiany w wyglądzie zwierząt był dobór odpowiednich genów z sekwencji DNA wciąż dostępnych u gadów. Jednocześnie liczba nowo powstałych genów jest minimalna, a są one głównie związane z rozwojem odporności.
Fakt, że w tym samym czasie ssaki nauczyły się znacznie efektywniej wykorzystywać możliwości tkwiące w genomie gada, Eckhart i jego współpracownicy jasno wykazali.