Шестьдесят пять лет назад, в разгар холодной войны, правительство США выпустило короткометражный анимационный фильм о том, что должны делать американцы в случае ядерной атаки. В роли главного героя фильма был, пожалуй, самый известный пример животного, склонного к «утке и укрытию»: осторожная, защитная черепаха.
Связанный контент
- Почему черепаха получила раковину - это больше, чем безопасность
- Это древнее существо показывает, как черепаха получила свою раковину
- Почему у Черепахи в кожаном переплете есть просвет в голове
Это может быть не стройный сборщик листьев жирафа или упругая вертушка совы, но выдвижная шея черепахи не над чем издеваться. Когда возникает опасность, черепахи используют свои гибкие шеи, чтобы безопасно убирать свои головы внутри щитовидных раковин. Исследователи-эволюционисты давно предполагали, что черепахи разработали этот трюк в качестве защиты от хищников, но новое исследование предполагает, что его первоначальной целью, скорее всего, была не защита, а еда.
Platychelys oberndorferi был видом черепахи, который жил в центральной Европе примерно 150 миллионов лет назад, всего через несколько миллионов лет после развития черепах. Его длина составляла примерно 1-2 фута, и он, вероятно, обосновался в заболоченных местах и озерах теплой юрской земли. Однако сходство с большинством современных черепах заканчивается там, по словам палеонтолога музея Юрского периода Жереми Анкетена, ведущего автора исследования, опубликованного вчера в журнале Scientific Reports .
«Эта юрская черепаха на самом деле очень странная, когда смотришь на нее», - говорит Анкетин, имея в виду раковину, состоящую из острых ручек и широкого черепа с глазами, близкими к носу. Окаменелости P. oberndorferi редки; Анкетин говорит, что он и его команда случайно наткнулись на ископаемое вещество, использованное в их исследовании, когда образец 1862 года был возвращен в музей в Базеле, Швейцария, из Нью-Йорка.
К счастью, в этом окаменелости сохранились тонкие кости позвонков черепахи, что дало команде возможность сравнить ее скелетную систему с черепахами сегодняшнего дня.
Современные черепахи делятся на две широкие группы в зависимости от того, как они убирают свои шеи: плевродиры, которые поворачивают свои шеи, чтобы вытащить головы в свои раковины вбок, и криптодиры, которые тянут их головы обратно в свои раковины. Похоже, что плевродиры эволюционировали более 200 миллионов лет назад, а криптодиры развились примерно 165 миллионов лет назад.
Основываясь на форме черепа и количестве позвонков, P. oberndorferi уже давно классифицируется как плевродир. Но когда Анкетин и его сотрудники смоделировали позвонки вымершей черепахи и обнаружили что-то удивительное. «Они были сформированы в том виде, в каком они должны быть в другой группе черепах», - говорит Анкетин, имея в виду криптоподобные позвонки. «Мы не ожидали найти что-то подобное».
Позвонки P. oberndorferi были сформированы так, чтобы черепаха могла частично втягивать голову обратно в раковину, а не в сторону, как плевродиры. Частичная часть является ключевой, говорит Анкетин. Частичное втягивание головы не дает защитных преимуществ, так как хищник может легко добраться до черепной черепахи и атаковать ее. Так что идея о том, что этот вид отвода головы мог развиться для защиты, не имела смысла.
«[Это] должно было развиваться по определенной причине», - говорит Анкетин. «Мы начали искать причину».
Реконструкция того, как Platychelys oberndorferi выглядел в жизни. (Патрик Рошли / Научные отчеты) Подсказка появилась в виде двух современных двойников P. oberndorferi - новозеландских мата- мататах и щелкающих черепах Северной Америки, у которых также есть шипастые раковины, найденные на P. oberndorferi. Эти черепахи развивались независимо друг от друга по разные стороны света. И все же оба используют свои способности втягивания шеи не только для защиты, но и для охоты. Они представляют собой пример конвергентной эволюции - два несвязанных вида, развивающие одинаковое поведение или физическую черту.
Черепахи могут быть стереотипированы как медленные, растительноядные существа, но эти два вида насильственно бросают свои шеи вперед, чтобы атаковать добычу. (Точно так же черепаха-скандал позорно выпадает вперед, чтобы поймать мелкую рыбу с помощью мощных челюстей). Чтобы набрать обороты и удивить своих жертв, два вида выпустят свои втянутые головы изнутри своих раковин.
Анкетин подозревает, что P. oberndorferi является случаем раннего развития этой способности. Поскольку частичное сокращение не помогло бы этой черепахе защитить себя, имеет больше смысла в том, что она разработала черту для охоты на других. Возможность частично убрать свои шеи, как P. oberndorferi, позволила бы им наносить удар по добыче с большей силой.
Это имело бы смысл для развития ретракции шеи и в других современных криптоподах, добавляет Анкетин.
Эволюция часто работает, чтобы объединить функции, которые эволюционировали для одной цели, радикально иного, в процессе, известном как exapation. Например, говорит Тайлер Лайсон, куратор палеонтологии позвоночных в Денверском музее природы и науки, перья птиц первоначально использовались для регулирования температуры тела, но позже стали играть решающую роль в полете.
Точно так же дополнительное преимущество отвода шеи черепахи для защиты тогда, вероятно, развилось из этой частичной точки, говорит Анкетин. Из-за значительных физических изменений, необходимых для того, чтобы черепаха могла полностью убрать свою шею, процесс развития этой способности, вероятно, занял очень много времени. «Они не могут появиться за одну ночь», - говорит он.
Брэд Шаффер, биолог-эволюционист из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, считает, что Анкетин и его сотрудники немного «выходят за рамки», уверенные в своей гипотезе. В частности, Шаффер говорит, что он не уверен в количестве экстраполяции от частичной окаменелости, необходимой для достижения заключения в этом исследовании.
«Учитывая, что шейных позвонков всего два, они очень много реконструируют», - говорит Шаффер, который не участвовал в новом исследовании. Тем не менее, он добавляет, что теория, как мы надеемся, вызовет больше дискуссий в области исследований черепах, и что она продвигает дебаты среди исследователей о том, насколько жесткой является граница между плевродами и черепахами-кридотирами.
«Эти ранние черепахи - они немного экспериментировали», - говорит Шаффер.
С таким ограниченным запасом хорошо сохранившихся ранних окаменелостей черепах, Анкетин говорит, что он не рассчитывает провести много исследований по этому аспекту эволюции черепах. Но он предсказывает, что биологи теперь смогут изучать различные способы кормления современных черепах и увидеть, как сравниваются их анатомии шеи. Шаффер соглашается с тем, что анализ того, как черепахи используют втягивание шеи «сквозь древо жизни черепахи», поможет составить лучшую картину того, как эта черта развивалась.
«Сначала должно быть другое объяснение, чем защита», - говорит Анкетин. «Людям придется расследовать сейчас».
