Морда бандикута раскрыла эволюционную загадку

Бандикуты и билби (кроличьи бандикуты) добывают пищу примерно одинаково: разрыхляют землю и роются в ней. Однако морды у разных видов заметно отличаются. Новое исследование музейных черепов показало, что эти различия связаны с климатом и местом обитания, а не только с размером животных.

Ученые пришли к выводу, что по мере расселения этих небольших и средних сумчатых по Австралии и Новой Гвинее форма их черепа менялась сильнее, чем его размер. Исследование, объясняющее эволюционную загадку, опубликовано в журнале Zoological Journal of the Linnean Society.

«Бандикутовых обычно представляют как похожую друг на друга группу небольших роющих сумчатых. Но при трехмерном сравнении черепов мы обнаружили заметные различия, особенно в длине и форме морды», — отмечает профессор Натали Уорбертон.

Исследователи отсканировали 127 черепов взрослых животных, относящихся к 25 видам. Большинство образцов хранилось в музейной коллекции млекопитающих, а три изученных вида уже вымерли. На каждой модели отметили одни и те же 54 точки, включая места соединения костей и определенные участки зубов. Скуловые дуги и некоторые другие области исключили из анализа: у старых музейных образцов и ископаемых остатков они часто были повреждены или серты.

Сопоставление точек позволило изучить форму отдельно от размера. Это важно, поскольку голова крупного животного может отличаться по форме отчасти именно из-за его величины. По словам Уорбертон, на форму черепа влияют происхождение животного, питание, органы чувств и механические нагрузки. Поэтому сравнение видов помогает понять, как они приспосабливались к среде в ходе эволюции.

Короткие и длинные морды

Главное различие проходило между короткими широкими черепами с объемной мозговой частью и длинными тонкими черепами с узкой лицевой частью. К первому типу относились коротконосые бандикуты, в том числе квенда из юго-западной Австралии. Самые маленькие представители этой группы имели наиболее выраженную короткую и крепкую форму черепа. У бандикутов рода Perameles морды были длиннее, а черепа уже. Виды Новой Гвинеи занимали промежуточное положение.

У одного из двух изученных видов билби форма черепа была близка к средней для всей группы, а у другого больше напоминала Perameles. Близкородственные виды обычно имели похожие черепа. Принадлежность к роду объясняла около 55% различий в форме, а принадлежность к конкретному виду — около 75%. Ранее мы писали, почему в Австралии так много необычных животных.

Как морда помогает бандикутам

Исследователи предполагают, что различия могут быть связаны со способом добывания пищи. По словам Уорбертон, длинная узкая морда может помогать животному искать еду в почве и опавших листьях, а более короткая и крепкая — лучше подходить для копания.

Подобная связь известна и у других млекопитающих. Длинные тонкие морды часто встречаются у животных, которые выбирают мелкие разрозненные частицы пищи из земли или лесной подстилки. Среди известных примеров — муравьеды и ехидны.

Значение может иметь и рацион. Коротконосые бандикуты едят клубни и другие подземные части растений, которые тверже многих насекомых. Виды Новой Гвинеи, напротив, по имеющимся данным, потребляют много грибов и мягкотелых беспозвоночных с лесной подстилки.

Ученые предполагают, что более твердая пища или необходимость копать глубже и с большим усилием могли способствовать формированию крепкого черепа. Однако большинство бандикутов питается разнообразно, а рацион многих видов изучен недостаточно подробно. Поэтому исследователи не считают форму черепа прямым указателем на состав пищи.

Климат оказался важнее размера

Чтобы проверить роль климата, команда использовала данные глобальной базы WorldClim для мест, где были собраны черепа. Для анализа выбрали шесть показателей температуры и осадков, которые сравнительно мало дублировали друг друга.

Климат, географическое положение и размер тела вместе объясняли около 35% различий в форме черепа. Один только климат объяснял примерно 13% — почти вдвое больше, чем размер сам по себе. Несмотря на это, причины большей части вариаций остались неизвестны.

Наиболее сильная отдельная связь обнаружилась с широтой места находки. Среди климатических показателей сильнее всего с формой черепа было связано количество осадков в самый сухой месяц года. Другие исследования также выявляли связь между климатом и формой черепа у грызунов и хищных млекопитающих семейств псовых и кошачьих.

Размер тоже играл роль, но после исключения его влияния группы по-прежнему четко различались по форме. Черепа самцов были крупнее черепов самок, хотя достоверных различий в их форме ученые не обнаружили.

Что показали ископаемые

Древнейшим известным ископаемым остаткам бандикутовых около 26 млн лет. Хотя летопись неполна, в ней встречаются формы черепа, которых нет ни у одного современного вида.

Например, у вымерших свиноногих бандикутов, питавшихся преимущественно растениями, задняя часть неба была необычно широкой. Неполные черепа из ископаемых местонахождений Риверсли в Квинсленде измерить не удалось, но исследователи сравнили их особенности с другими образцами.

Некоторые древние бандикутовые были совсем маленькими: они весили примерно 100–150 г, а их морды были короче, чем у любых современных представителей группы. Черепа этих животных напоминают черепа сумчатых мышей, относящихся к другому семейству. Судя по всему, древние виды питались насекомыми.

Длинные морды появились позднее — они известны у ископаемого вида Madju variae. Его положение на эволюционном древе указывает, что такие морды возникли еще до разделения современных семейств бандикутовых. Мелкие насекомоядные и некоторые более крупные плотоядные формы вымерли в период, когда Австралия становилась суше, а ее климат — менее стабильным. Большинство выживших видов были всеядными. Ученые предполагают, что разнообразный рацион оказался важнее узкой пищевой специализации.

У коротконосых бандикутов морды позднее вновь укоротились. В этой группе у наиболее рано отделившейся ветви морда самая длинная, а у более поздней — самая короткая. Это указывает на относительно недавнее изменение.

Разнообразие форм черепа бандикутовых, вероятно, было еще больше, чем показало исследование. Остается малоизученной и роль остального скелета.