Древние черепа китов и направленный слух: Запутанная история

Искривленные черепа могли помогать ранним китам определять направление звуков в воде, и не являются исключительно более поздней адаптацией, связанной с эхолокацией, как считалось ранее. Об этом сообщают исследователи из Мичиганского университета в статье, опубликованной онлайн в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences на неделе с 22 августа.

Асимметричные черепа — известная характеристика современной группы зубатых китов (Odontoceti), которые используют высокочастотные звуки для эхолокации. Это привело ученых к мнению, что вымершие древние киты (Archaeoceti), предки всех современных китов, имели симметричные черепа, а асимметрия развилась позже у зубатых китов вместе с эхолокацией. Однако новый анализ черепов археоцетов, проведенный докторантом Джулией Фальке и ее коллегами, показывает, что асимметрия эволюционировала гораздо раньше, как часть комплекса признаков, связанных с направленным слухом в воде.

«Это означает, что изначальная асимметрия у китов не связана с эхолокацией», — сказала Фальке, работающая с ведущим экспертом по эволюции китов Филипом Джинджеричем в Музее палеонтологии Мичиганского университета. Исследование началось с изучения трехмерной модели черепа хищного кита Basilosaurus возрастом 37 миллионов лет. Несмотря на явную асимметрию, ее изначально списали на деформацию при окаменении. Однако «исправленная» цифровая модель не позволяла правильно сомкнуть челюсти. Последующий осмотр коллекции окаменелостей археоцетов показал, что все они демонстрируют один тип асимметрии — изгиб влево при виде сверху.

Для объективной оценки Фальке с коллегами измерили отклонение шести хорошо сохранившихся черепов археоцетов от прямой линии и сравнили с симметричными черепами парнокопытных — наземных предков китов. «Взятые вместе, шесть черепов значительно отклоняются от симметрии», — отметила Фальке. Это доказывает, что асимметрия существовала еще до разделения китов на усатых и зубатых, а значит, первые усатые киты также имели асимметричные черепа, которые позже стали симметричными.

Авторы также показали, что асимметрия археоцетов представляет собой трехмерное скручивание (торсию) всего черепа. У них присутствуют структуры, аналогичные тем, что у зубатых китов отвечают за направленный слух в воде: жировые тела в нижней челюсти, проводящие звуковые волны к ушам, и тонкие участки кости, способные вибрировать. Эта адаптация, наряду с акустической изоляцией области уха, по-видимому, развивалась одновременно с асимметрией.

«Связь между асимметрией и направленным слухом не уникальна для китов, — пояснила Фальке. — Например, совы имеют асимметричные слуховые проходы, что помогает им точно определять местонахождение добычи. Такая же способность была бы полезна для обнаружения добычи в воде, и мы полагаем, что аналогичный механизм работал и у археоцетов».