Как так вышло, что млекопитающие обросли шерстью
Как так вышло, что млекопитающие обросли шерстью
Еще одна интересная статья из жж Дмитрия Севастьянова.
Вопрос про образование шерсти и перьев, тянет за собой в целом вопрос — как холоднокровные древние динозавры и предки динозавров, в результате естественного отбора, обзавелись всеми признаками, превратившими их в итоге в нас и в животных вокруг? Ну тогда стоит не разбивать мысль, а разобрав ранее, как возникал полёт, планомерно объяснить как обрастали мы шерстью.
Что можно утверждать стопроцентно — наш общий предок был с шерстью и, значит, шерсти более 60 000 000 лет. (Фото сделал сам, в Биологическом музее Тимирязева, Москва)
Тут надо вдохнуть и опустится поглубже, на срок более 200 000 000 лет назад. Тетраподам более 390 000 000 лет назад, это совсем уж первопредки, не буду о них подробнее. Факт, что от них пошли Амниоты. Амниоты знамениты тем, что сумели откладывать яйца на суше, а не только в воде, как более примитивные земноводные. 340 000 000 лет назад они адаптировались к выживанию на суше и размножению без зависимости от водной среды для яиц. Выход животных на сушу связывают с тем, что дышать в воде стало особо нечем, грянул вовсю каменноугольный период, а вот насекомых для пожирания гниющей древесины и бактерий не грянуло. В воде и так-то меньше кислорода, чем в воздухе, а в итоге стало совсем туго. Вода превращалась в мутные, гнилые и ядовитые обиталища.
Первыми, кто вообще сумел кое-как выползти на сушу, были вот такие тварынки. Длиной аж 15 см, весом, понятное дело, тоже не шибко велика. НО умела отложить яйца и вывести детей, используя просто влажное место. Гигант движа прошлого, отец Амниотизма и, значит, всех будущих динозавров и млекопитающих. Но дело явно шло с трудом, и хотя было в целом жарко, даже очень, и влажно – каменноугольный период именно этим и отличался – выживать было трудно и оттого размеры не радовали поначалу.
Механизм эволюционный до того, как начали дышать атмосферным воздухом, отдельная тема. Так что веду к шерсти. И привожу к синапсидам. Синапсиды начались именно в Каменноугольном, душном и жарком периоде истории Земли, когда мало кислорода в воде, нарастание жары и влажности, вкупе с огромными пространствами болот, будущей нефтью, углём и прочими вкусными минералами для экономики. Кислорода было много в атмосфере, и, видимо, это и помогло дышавшим в воде адаптироваться поступательно к жизни на суше. Имей атмосфера меньшую концентрацию кислорода (его тогда было 32%), животные скорее всего умирали бы от ожогов и высушивания кожи раньше, чем могли бы как-то успешно продышаться.
Природа имела, понятное дело, не одну штуку синапсиду. 312 000 000 лет назад выделилась от амниотов, отделившись уже навсегда, линия Синапсид. И внимание – финт эволюции с пером, по графику выше видно, что Синапсиды – это иное, нежели Завропсиды, Завропсиды – это будущие динозавры и потом вымершие и ныне живые птицы. То бишь путь пера и шерсти разошёлся как раз в каменноугольной духовке и толкотне в грязной воде. Именно тогда природа, имея кучу мелких тварюшек, которые хотели жить, устроила тот ещё баттл. Часть пошла по пути отбора в сторону динозавроподобных тварей и в итоге проиграла. Дело было в том, что климат был ЖАРКИМ и был он таким от 321 000 000 лет назад до 65 000 000 лет назад, жарким настолько, что по сути вся планета была почти готовым инкубатором для куриц, яйца можно было успешно отложить на свежий воздух и всё, животные вылупятся.
А вот Синапсидов занесло в ветку, где и появилась шерсть. Ветка синапсид появилась на излёте Каменноугольного периода. К этому моменту жизнь на Земле уже прошла два великих вымирания, между 450—443 млн лет назад и 372 млн лет назад. И в принципе особо ничего не мешало жить между 370–253 миллионами лет назад. Именно на этот период и пришлось разделение на птиц с динозаврами и будущих шерстяных млекопитающих. Это я специально указываю РАМКИ, чтобы была понятная колоссальная длительность эволюционных рывков, развития видов, длительность Дарвиновского отбора. Это даже не колесо истории, а какая-то махина размером с Солнечную систему. 117 000 000 лет, столько развивались будущие тигры и кенгуру, приматы и дельфины. Прежде чем напоролись на новое вымирание. Что успели приобрести тварынки за это время? Не шерсть, это факт, для шерсти не хватало ни времени на мутации, ни тем более условий. Жара и влажность не способствовали столь радикальным движениям в генетике. Зато в черепах появились дырочки за каждым из глаз, это облегчало череп. Кости стали тоньше, и в целом и без того небольшие существа стали более подвижным и лёгкими.
Но при этом эволюция тогда шагала во все стороны сразу, и потому возникали как продуманные твари, так и форменные уроды. Правда, здоровые. Cotylorhynchus —
Тварь чудная и на вид и на кожу — чешуи уже нету, возраст между 300–270 миллионами лет. Собственно, уже само наличие такого намекает, что тупики бывают интересные, мутации, которые таки помогают выживать, любопытные.
Ещё были между 295–272 миллионами лет назад диметродоны, огромное семейство тварей, которые крайне похожи на динозавров, но это не динозавры, и жили они за 40 00 000 лет до динозавров. Уже не рептилии, а именно предки млекопитающих. Но не прямые, прямой на таком давнем временном отрезке выделить почти нереально. Уже тогда были сотни видов, и жили они вообще на иной планете, континентов тогда наших не было ещё. Парус – это не для регулировки температуры, это один из первых показателей статусности – самки обращали внимание на тех, у кого парус красивее и всё такое. Это, кстати, намекает на стремление тех же людей как-то украшать голову – всё настолько глубоко посажено в гены, что дальше уже некуда.
Эдафозавр достигал иногда 3 метров и весил под 300 кило. Это уже вообще другая ветка, уже не диметродоны. Эдафозавры – это предтечи травоядных млекопитающих. И у них гребни возникли так же независимо, параллельно, как у диметродонов. Тогда вообще почти все виды и роды пробило на паруса, и вопрос пока открытый, почему именно паруса, а не, скажем, большой нос или лапы. Но снова и снова доминирует именно версия привлекательности, чтобы отличаться. И она логична — численность таких скотинок, учитывая разнообразие видов, быстро росла, жрать было что и потому как ещё подтверждать свою конкуренцию? А тем, что соглашаться на ухаживания надо с тем, кто смог есть так много, что у него гребень длинный получился. Видимо, случайная мутация, иногда возникавшая, пришлась по душе самкам и самцы в результате отбора нарастили такие штуки.
Замечу — красота пёрла тогда и у тех, у кого хватало еды на красоту. Сии животные застали период, коий отличался изобилием еды. Но Земля место не райское, когда еды становится мало, растить огромные паруса из костей, кожи и мяса станет слишком накладно и те, кто вовремя не сможет отмутировать это назад – сдохнут, а Дарвин сурово одобрит, хмуро посмотрев на сдохшего красавца с гребнем.
И параллельно им шла веточка вот таких тварей. Пантелозавры вполне обходились без гребней, что и натолкнуло в итоге палеонтологов на мысль, что гребни – это не нечто дюже удобное, а просто способ показать свою красоту. Эти же пантелозавры были в итоге более экономными в плане расхода кальция, энергии, более прыткие и вёрткие и обеспечили себе лучшее выживание в итоге. Если бы гребни были реально нужны для терморегуляции, ими бы все обзавелись. Это и есть наши предки, та ветка, которая в целом обзывается пеликозаврами, а в них выделена ветка – Сфенакодонты.
Вот от них и пошла в результате мутаций, отбора и снова мутаций, ветка Терапсид. Наиболее архаичный их парень – Тетрацераптос. Называется ещё схоже с динозаврами, но это не динозавр, это строго отдельная, уникальная система развития. Ему где-то 270 000 000 лет. От него остался один череп, и его облик восстановили лишь спустя анализирование многих сотен других черепов. С временами такой древности есть проблема, веская – это было очень давно. Нет не так, это было катастрофически давно, настолько давно, что….
Вот в чём эта проблема…. Даже на самых древнючих реконструкциях учёные с трудом реконструируют то, что было с сушей более 200 000 000 лет назад, а эта тварь, что выше, жила на 70 000 000 лет раньше этих сроков. Заметьте, как сильно меняется картина континентальных рисунков и границ за 100 000 000 лет. Пермский период и Юрский период, между ними как раз 100 000 000 лет и смена локаций климата, она запредельная, почти непредсказуемая по изменениям климата в каждой из точек. Так что точно показать, как выглядели первые МЫ, это почти нереально. Но это говорит лишь о сложности, а не об каких-то дядьках, кто жизнь распихал. Не было дядек, была эволюция и Дарвинизм.
Так вот, оттолкнувшись от архаичного Тетрацераптоса, можно двигаться в сторону прокачки Терапсид. Правда, на пути к счастью и жизни встало для начала Пермское великое вымирание 251 000 000 лет назад. Все, кто к тому времени умудрился расплодиться, а было желающих жить не мало, резко погрустнели. В Матушке Сибири Земля решила хорошо, от души повулканизировать. 5 000 000 кубических километров породы вылилось. Образовались целые новые горные системы, Земля веселилась как могла, а те, кто живые – подыхали как могли. Углекислота поползла вверх, кислород вниз, солнечный свет вниз, кислотность океанов вверх.
Терапсиды на момент катастрофы уже отлично разделились на травоядных, плотоядных и всё в общем как положено. Скажем, размером с собаку Терацефалы вполне были хищниками и до Пермского вымирания, по сути, были одними из доминантов.
Но эволюция, она ж ведёт прёт во все стороны у всех. И среди Терапсид таких выделилась ветка Кинодонтов – СобачьеЗубых, так можно условно сказать. Выделились они аж 260 000 000 лет назад. Теперь понятна сложность определения родни для млекопитающих – котёл бурлит более 400 000 000 лет, куча родов тупиковых, куча тупиковых, но сумевших наверняка дать свои гены прорывным родам и семействам. А после палеонтологи вешаются – когда получается паззл из признаков и нужно больше и больше находок для уточнений, а их нету, мало их всегда, меньше чем хочется. Приходится включать логику и на основе целого комплекса наблюдений выводить правильные ветки развития.
И вот подходим к тому, кто по сути снова выводит нас на нашего предка – Харассогнатус или как-то так, с латыни.
Ещё были такие первичные кинодонты – Процинозухи, как бы один из вариантов апгрейда. Длиной в среднем 60 см и вели явно водный и полуводный образ жизни. Связано с тем, что к тому времени терапсиды настолько разбрелись и освоились, что дюже не походишь по поверхности, не нарвавшись на попытку тебя сожрать. Сумели осуществить в результате постепенного накопления мутаций и отбора уникальную разработку для тех времён – жрать и дышать могли одновременно! Да, так до них не умели делать, а мы – млекопитающие будущие – смогли. Правда, они же вовсю ещё откладывали яйца. И именно с Кинодонтов, это уже очевидно, стартанула и теплокровность и наличие меха.
Выгода холоднокровия в жарком и влажном климате очевидна — не надо много еды, чтобы жить, и охлаждаться можно просто залезая в воду, нет напрягов для внутренних органов и так далее. И снова наш тупиково-ветвистый и кустистый путь, где к праву жить шли десятки, а пришли ОДИН. ОДИН штука, всё. Остальные помечены крестами, значит они не смогли наработать нужные признаки и выживать успешно.
Так вот, первый ну прям стопроцентно меховой зверёнышь, это 205 000 000 лет назад. Был он таким. Морганукодон. Ночью ел, днём в ужасе ховался в норы. Тельце длиной 10 см. Откладывал яйца, как и те, кто жил до Пермского вымирания, но оболочку они имели кожистую, а не твёрдую. Ел насекомых. Но это ведь уже через 45 000 000 после Пермского кошмаруса, когда вымерло
В итоге мысли просты и корректны. До Пермского вымирания нет никаких намёток, что кто-то на планете имел шерсть. После пермского явно есть целое семейство животных, имеющих шерсть. Вопрос базовый – они это сразу получили? Нет, конечно, для природы требуются сотни поколений и чтобы каждое, КАЖДОЕ плавно менялось, излишне прорывные мутации – это просто смерть в корчах от онкологии и не более того. В пермском котле сдохло 96% всех морских тварей, 73 % наземных – и на этом как бы всё, добавить и убавить мне нечего. Видимо, Земля превратилась в плане воды в кислоту и чёрно-мутную жижу от сажи и пепла, летящих от вулканов, а поверхность оказалась покрыта слоями пепла, температура конечно упала и так далее. Дело длилось более 60 000 лет и просто потерпеть не получалось, приходилось вот подыхать. Плюс вулканы по понятным причинам просто выжигали кислород, он тратился на пламя, окисление и тому подобное. Стало с одной стороны намного жарче, когда пепел оседал, но и намного-намного суше.
И тогда пора дёрнуть мой ручник, а то я так и до австралопитеков докачусь. Надо выделить базовые грани проблемы.
270 000 000 лет назад Земля не была той планетой, которой она является сейчас, и когда кто-либо говорит, что мы пришельцы – что ж, я соглашусь от и до. Иной состав атмосферы, кислорода было до 32%, а сегодня не более 21%. На границе Пермского периода, как раз во время вымирания, углекислота подскочила до уровня 0,43%, а сегодня её уровень не больше 0,032%, в 12 раз ниже. Кстати, в этом отгадка огромных размеров насекомых в те годы – у них не было хорошей кровеносной и сердечной системы, а значит воздух самотёком шёл по лимфе, и его концентрация на треть больше давала возможность и вырастать до бОльших размеров.
При этом кое-как, но Вымирание 251 000 000 лет назад пережили и такие твари, как терацефалы (изображены выше, парой). С 251 по 247 миллионов лет назад они кое-как очухались, но в итоге слетели с гонки на выживание и к 247 миллионам лет назад вымерли, не смогли успеть адаптировать свою дыхательную систему к более сухому воздуху и меньшему количеству воды. А выиграли у них гонку, наряду с будущими млекопитающими, предки крокодилов – Диапсиды. Но стоп, стоп, стоп! Ведь меня любой так же остановит и воскликнет – А Динозавры? Почему они выжили и шерсти не заимели и не скатились в маленькие размеры, как будущие млекопитающие, ставшие на эти времена землеройными машинками, ночными насекомоядными тварюшками! И ведь что интересно, Динозавры появляются как раз после Пермского великого вымирания, между 243 000 000 и 233 000 лет назад.
Надо сказать, что начались динозавры, как и млекопитающие, с мелочи.
Эораптор. 231 000 000 лет назад. Всеядная мелкая тварынка, которая догадалась и смогла жрать всё. Мне он напоминает какого-то сухощавого, поджарого гуся без перьев.
Но это так, смех. А вот ужас того периода — Эрреразавр. И он совсем не маленький, однако застал тот период, когда в целом доминировали терапсиды и всякие будущие млекопитающие. Однако, после ещё одного вымирания, Триасово-Юрского, 200 000 000 лет назад, они окончательно стали доминировать, но шерсть им явно не понадобилась. Ответ здесь может быть одним – им не нужно было как-то следить излишне за своей способностью сберегать тепло, откладывать яйца поменьше, по той причине, что климат был жарким, стал почти как Саванный в Африке нынешней, причём на большей части Земли. А жратва…. а это мы с вами, наши предки, те землеройные машинки, которые выше, и другие, те, что покрупнее и посочнее. Плюс динозавры все как на подбор не потели, а остывали подобно холоднокровным, даже мочу выделяли в виде пасты, а не жидкости, чтобы меньше терять воды. В итоге динозавры оказались больше приспособлены именно к жаркому климату и сухому вдобавок, а он такой по всей планете наступил. И всё, те, кто имел хоть малую фору, незамедлительно стали выжирать из пищевых ниш всех остальных конкурентов.
В итоге, несмотря на огромные извержения в Пермское вымирание, выживать каждый мог по-разному, не было какой-то мгновенной смерти и ужаса безысходного, но выжило не много, а мало. Многие роды ещё миллионы лет жили, однако затухали – видимо, условия были для них неприемлемы, не успевали адаптироваться. Это как государства – ни одно прям вот сразу не умрёт, но постепенно многие растворяются. Но Динозавры по итогам лучше всего приспособились, быстрее всего, к тому, что климат станет жарче и суше. И оставшимся пришлось драпать в норы, на десятки миллионов лет. Почему не стали как кроты? Потому что кроты – это узкая, бедная пищевая ниша. Всем не пропитаться, копая тоннели и пожирая червяков. А абсолютное большинство кинодонтов просто прятались на день в норы, когда по земле грохотали когтями динозавры, а ночью кормились. Ночью всегда холоднее, а учитывая, что саванна ночью быстро остывает, становится важной экономия энергии на обогрев тела изнутри. Солнца-то нету. При этом на поверхности было, может, и теплее, чем в норах, но всё равно для теплокровных нужен был терморегулятор. Сидеть всё время под землёй кинодонты никак не могли, нет такого числа червей, нужны насекомые. Греться надо? Надо. Выбираясь на поверхность, опять попадали в чуть более тёплую и значительно более сухую воздушную среду. Опять шерсть нужна, чтобы не замерзать и не нагреваться резко, что бы после вылезания из под земли спокойнее и плавнее переживать колебания температуры между норой и поверхностью. Чтобы, спускаясь снова в норы, опять-таки не простудиться, а разница между саванной и подземными ходами явно не в пользу подземелья в плане тепла и влажности. То бишь будущим нам приходилось постоянно и резко менять место жизни в течение суток, как будто два мира одним разом опахивать.
Это не то же, что просто полежать в тени на время отдыха. Нашим предкам прямым сидение на дневной период в норах было единственным шансом не быть сожранными динозаврами и прочими разновидностями крупных рептилий.
Плюс, кинодонты не смогли выиграть с динозаврами гонку за пожрать, особенно при втором вымирании, триасово-юрском. Если мало жрать, надо уменьшать размер, чтобы не сдохнуть. Если уменьшаешь размер, а динозавры-то ели много и легко увеличивали размер, то ты становишься и добычей и жертвой. У динозавров при наличии еды отбор легко пошёл в сторону увеличения массы, роста и мощности костей, а проблемы с регуляцией тепла им вообще не были актуальны. Маленькие виды динозавров не прятались ночами в норы, а большим вообще было всё равно на перепады ночной и дневной температуры – они слишком велики чтобы остывать резко, на ночной более прохладный период хватало веса и накопленного в нём тепла с избытком, плюс сам динозавр, понятное дело, выделял тепло, наевшись мяса или травы, смотря по специализации. Также никто не запретил динозаврам копить и откладывать жир, а жир – это отличный и теплоизолятор и, значит, регулятор перепадов температуры тела, да ещё и запас еды на чёрные дни.
В итоге отбор у млекопитающих пошёл не на размер. Если станешь большим и будешь выбирать большого любовника, то в итоге в нору дети не пролезут. Длина протомлекопитающих с шерстью, не превышала 50 см, все как на подбор приземистые, трусливого вида твари.
Трираходонт. 240 000 000 лет назад.
Самка, проще говоря, не отдавалась тому, кто излишне большой, даже сантиметров на 10-15 – уже всё, это гигант по тем меркам. Рожа в 65 см длиной – такой в нору-то не пролезет, пожрать не принесёт толком, да и крупный он, чтобы прятаться и пластаться чуть что по земле, сожрут его. А самка останется без помощника. Трираходонты ко всему прочему жили в целых системах нор, колониями, и отклонение от размера было фатальным. Норы копались явно не одно поколение, и если кто-либо вырастал больше, сама нора его отбирала, животное там просто не могло бы двигаться. И вот новая преграда для излишне толстого слоя жира – опять-таки норы. Ты жирный? Ты не пролезешь через норы, с тобой не размножаются. В итоге как удержать тепло? Шерстью, она оказалась самым дешёвым энергетически и удобным способом не мёрзнуть под землёй и не испытывать резких и плохих состояний при выходе на поверхность, ведь тепло после холодной и сырой земли – это только на первый взгляд полезно. Но если ты сидишь полсуток в темноте и сырой прохладе, то при выходе в сухой и тёплый воздух проблемы неизбежны, будь у тебя голая кожа, как у динозавров. Впадать в постоянные спячки тоже все не могли – для впадания в спячку нужно очень много жира и, значит, возможность его нажрать, при этом сохранив хотя бы 50 см длины. Но это опять нереально: либо уменьшай размеры и можешь нажрать жир, либо при увеличении размеров тебя сожрут динозавры, ведь не сможешь прятаться от них эффективно, а чтобы нажрать жир, надо много еды в узкий промежуток времени… Куда не кинь, всюду эволюционный клин. И шерсть стала выходом. Точнее, способом жить в норах днями, выходить из нор ночами и успешно прятаться от желающих тебя сожрать.
Шерсть – это результат накопления мутаций. На сегодняшний день известно самое важное – шерсть настолько уникальна для каждого животного, что по одному волоску можно определить вид этого животного. Вывод? Шерсть – это результат индивидуальных мутаций у каждого вида, отдельно идущие эволюционные потоки развития. С 99.999% вероятностью шерсть не возникла у одного вида тех же кинодонтов, а у многих видов сразу. У тех, кто стал меньше, им нельзя было увеличивать размер, приходилось ночью прятаться под землю или в другие тёмные закутки, где прохладно и сыро.
А вот как организм вообще получал источник для мутирования? Ну откуда вот мутация такая взялась, чтобы у кинодонтов по телу появились волоски? Ведь, скажем, у людей не бывает мутации, даже самой дикой, чтобы крылья выросли – потому что крылья возникали уже значительно позже разделения млекопитающих и птиц, никакой генетической связи нет. Зато у млекопитающих первых, как и у современных, волосы имели связь с нервами. Это натолкнуло на мысль, что началось-то всё с головы, на голове даже у самых древних и примитивных терапсид были небольшие и недлинные усы, на морде, у носа. Они использовались как орган чувств. Значит мутация, которая могла пойти не так и покрыть тело волосками – была. Как возникли мутации, образовавшие эти чувствительные волоски? Учитывая их расположение, это изменения нервов, связанные с обонянием и осязанием, возможно комплекс изменений, которые иногда приводили к ошибкам и на месте будущих волос-вибрисс образовывались наросты, постепенно удлинявшиеся, поскольку наросты улучшали для их носителя органы осязания, ощущения температуры, влажности и запаха, их обладатели успешнее прятались, охотились, были лучше осведомлены о происходящем вокруг через свои чувства. Как бы антенны-усилители. Так что шерсть получалась как отклонение от голой кожи. Но те, кто случайно получал шерсть, не получая увеличенный размер, видимо не вызвали отторжения у самок, самки им не отказывали в любви и соитии. А там, где любовь, там дети, а те, у кого шерсть, даже для начала и тонкая, уже чуть-чуть лучше теплоизолированы и меньше болеют, лучше выживают, кормятся и размножаются.
К тому же млекопитающим ещё долго предстояло прятаться, а не открыто бегать, их размеры замерли на тех, что идут до 1 метра длины, но чаще меньше. А те же приматы в итоге стартовали, после вымирания динозавров, вообще почти с мышку-полёвку размером. Если есть сомнения, что от незначительных изменений могло что-то получаться, ещё раз напомню, что животные-то в принципе не заморачивались – жрали, спали, размножались и выживали.И так десятки миллионов лет. Циклы вымирания порой длились 60 000 лет, порой 3 000 000 лет, порой по 100 000 000 лет. Циклы адаптации и развития шерсти шли не менее 40 000 000 лет. Это сроки неподъёмные для нас, вся наша история от Проконсулов и отделения от мартышек – это 21 000 000 лет. За вышеозначенные сроки какое угодно мелкое изменение, коли оно полезно, сможет развиться хоть в шерсть, хоть в улучшение слуха.
