Как нос превратился в дыхало?

3D реконструкции, сделанные с помощью компьютерной томографии, показывают разделённые пополам черепа белохвостого оленя (Odocoileus virginianus, сверху) и дельфина афалина (Tursiops truncatus; снизу) и костный носовой проход, отмеченный синим цветом. Носовой проход параллелен морде большинства наземных млекопитающих, в то время как у китообразных носовой проход переориентирован в сторону от твёрдого неба. Права: Рэйчел Ростон

Согласно исследованию, представленному на ежегодном собрании Американской Ассоциацией Анатомии во время совещания по поводу экспериментальной биологии 27-30 апреля, два основных типа китообразных развили у себя характерные дыхательные отверстия благодаря разным анатомическим трансформациям.

Китообразные — группа морских млекопитающих, включающих в себя китов и дельфинов, — произошли от предков, которые ходили по земле около 50 миллионов лет назад. Где-то на пути эволюции нос, смотрящий вперёд, сменился на отверстие, направленное вверх, что облегчило им дыхание во время плавания.

В ходе нового исследования учёные наблюдали изменение в ориентации носового прохода у эмбрионов и утробных плодов пятнистого дельфина и финвала. У обоих видов изначально развивался направленный вперёд нос, как и у любого другого млекопитающего, и в процессе развития он превращается в дыхало. Анатомические изменения в ходе внутриутробного развития могут дать ключ к пониманию того, как с течением времени развивались определённые черты.

«Основное отличие, которое мы обнаружили, заключалось в том, как ноздри достигают этого положения во время пренатального развития — похоже, есть несколько способов сделать это, — сказала Рейчел Ростон, Ph.D, аспирант Вашингтонского университета и ведущий автор исследования. — У дельфинов и других зубатых китов наблюдался изгиб черепа назад, в то время как у финвала и других усатых китов наблюдались изменения в затылочной кости в задней части черепа».

(слева направо) Цветные визуализации, на которых изображены черепа белохвостого оленя (Odocoileus virginianus), финвала (Balaenoptera physalus) и пантропического пятнистого дельфина (Stenella attenuata). Эти черепа показывают разные позиции ноздрей у трёх видов: на кончике носа у оленей и уходящие к задней части морды и открывающиеся вверх у китообразных. Права: Rachel Roston: deer, NCSM 14152; cetaceans modified from True (1904) and Palacios et al. (2014), respectively

Ранее исследователи изучали и другие различия в носовых проходах у двух видов китообразных. Например, у зубатых китов одна ноздря, в то время как у усатых китов — две. Сосредоточив внимание на части черепа, соединяющей носовой проход и остальную часть тела, учёные изучают ранее не исследованную территорию на пересечении ориентации носового прохода и выравнивания головы и тела.

Ростон заявила, что на основе работы можно сделать предположение о том, что два типа китообразных могли развить дыхала в ходе разных процессов развития, хотя для более строгой проверки этой гипотезы потребуются дополнительные исследования, такие как изучение окаменелостей.

«Немногие, если такие вообще есть, млекопитающие развили столь экстремальную смену ориентации носового прохода и позиции ноздрей, — сказала Ростон. — Понимание того, как изменения во внутриутробном развитии приводят к переориентации носового прохода, помогает нам понять, как изменения в развитии могут привести к эволюции экстремальных и уникальных анатомических особенностей».