Не зная биологии легко ли предположить, что кит - это млекопитающее? Настолько эти животные не похожи на привычные нам земные виды. Появившись 55 млн лет назад в прибрежных водах Индии и Пакистана, китообразные постепенно заселили весь океан.
На сегодняшний день найдено очень много ископаемых китообразных, которые позволили палеонтологам составить чёткое представление об их эволюционном пути. По правде говоря, у палеонтологов даже некий переизбыток "переходных звеньев" и основные споры ведутся на тему: кто лучше подходит на роль предка. Особенно достаётся бедняге индохиусу, который то предок, то двоюродный брат.
А вот кто совершенно точно может считаться предшественником китов - Пакицет (48 - 52 млн лет назад). Зверёк был размером с волка, только парнокопытным. Его зубы уже больше похожи на рыбоядов.
Современные группы китообразных (зубатые и усатые) появились около 40 млн лет назад. А в период между 23 и 27 млн лет назад произошло стремительное видообразование.
Рассмотрим по отдельности какие проблемы нужно решить, чтобы вернуться к водному образу жизни:
1. Строение тела млекопитающего не совсем удачно даже для ныряния, не то что для активной охоты под водой. Тяжёлое тело тянет ко дну, лёгкое - выталкивает из воды, не давая нырнуть.
Китообразные начали решение проблемы с утяжеления костей скелета для более лёгкого погружения (их плотность стала гораздо выше, чем у наземных млекопитающих), всплывали они за счёт активной работы мышц. Например, пакицет корректировал своё положение в толще воды за счёт работы лап. Но потом, эволюция китов развернулась в сторону облегчения скелета, а контроль за плотностью тела взяли на себя лёгкие.
Так же предполагают, что некоторым китам, что охотятся на глубине (например, кашалотам) менять плотность тела помогает жировая подушка в голове (спермацет, из которого свечи делали): при спуске в глубины она твердеет от холодной воды, при всплытии, с повышением температуры - "разжижается". Спермацет появился около 34 млн лет назад.
Киты научились при погружении сужать сосуды, кроме тех, что снабжают сердце и мозг. Так блокируется азот, который может "вскипятить" кровь при резком всплытии", повредив стенки сосудов. Запас кислорода в органах происходит в комплексе с белком миоглобином, благодаря мутациям миоглобина учёные выяснили, что глубоко нырять киты начали до разделения на зубатых и усатых. Судя по анализу костей, первым начал глубоко нырять базилозавр, живший 34-40 млн лет назад.
Формы тела менялись постепенно: полуводные формы очертаниями походили на аллигаторов постепенно видоизменяя конечности перешли к форме моржей и, наконец, редуцировав конечности становились похожими на классических дельфинов и китов. Первые действительно гигантские киты появляются около 35-41 млн лет назад.
Парадоксально, но прежде чем отрастить ласты, киты восстановили пальцы, утерянные парнокопытными.
2. Когда ты начинаешь активно и подолгу нырять, как никогда остро встаёт вопрос с дыханием. Отрастить заново жабры не получится, гены, которые за них отвечали в бытность рыбы, у млекопитающих кодируют совершенно другие участки тела, а некоторые и вовсе редуцированы за ненадобностью.
Постепенно ноздри уезжали всё дальше и дальше вверх, пока не преобразовались в дыхало на макушке.
3. Живорождение и вскармливание. На земле большинство млекопитающих рождается головой вперёд, однако, под водой малыш сразу захлебнётся при таком предлежании. Поэтому критически важным становится "разворот плода".
Важный вклад в изучения этого процесса внесла находка окаменелости майацета ("мать-кит"), возрастом 47,5 млн лет назад. Был обнаружен скелет беременной самки, внутри которой сохранился эмбрион. Его положение - головой вперёд, а не хвостом. Т.е. разворот плода произошёл уже после ухода в воду и ещё долгое время привязывал китообразных к земле.
Пожалуй, то, в какой момент произошёл окончательный разворот плода, - единственное тёмное пятно на эволюционном пути китообразных.
4. Слух, обоняние, зрение.
Ушные раковины постепенно пропадают, ушной проход полностью закрывается, а главным уловителем и усилителем звука становится нижняя челюсть (точнее жировые подушки в ней).
Зрение зубатым китам фактически заменяет эхолокация. Она начала развиваться уже после разделения современных китообразных на зубатых и усатых, поэтому сейчас ей обладают только зубатые. Да усатые тоже издают звуки, но это не эхолокация.
Как ни парадоксально, но тотальная перестройка внешней дыхательной системы, полностью не лишила китообразных обоняния. Последние исследования показывают, что дельфины способны различать запах рыбы, а усатые киты - зоопланктона.
Интересный факт: со вкусом у китообразных настолько плохо, что даже генов, кодирующих вкусовые рецепторы нет, кроме рецепторов солёного.
5. Сон.
Китообразные, очевидно, не умеют дышать во сне. Им приходится поочерёдно спать разными полушариями. REM-фазы сна у них нет, только медленноволновой сон. Получается китам не снятся сны.
Так же это означает, что киты каким-то образом перестроили и процессы, происходящие в разные фазы. Так как в REM-фазе происходит формирование долговременных воспоминаний, киты должны быстро всё забывать. Однако, доподлинно установлено, что афалины могут узнать друг друга по голосам даже спустя 20 лет разлуки.
6. Социализация.
Дельфины пошли по пути высокой социализации. Установлено, что у дельфинов есть имена, которые они получают при рождении. Определённые набор волн чаще всего произносит мать в первые недели после рождения, видимо, чтобы детёныш лучше запомнил её "голос" и своё имя.
В связи с развитием эхолокации у зубатых китов дважды отмечено резкое увеличение мозга: 40 млн лет назад у предковых форм и 15 млн лет назад у дельфинов. Интересный факт: из 368 генов дельфинов, на которые действует положительный отбор, существенную долю составляют гены, связанные со слухом. Что свидетельствует об усложнении "языка".
А теперь острый вопрос: а зачем оно всё нужно было? Такой сложный эволюционный путь, хоть и привёл к успеху, но может и на суше могло бы получиться?
Тут стоит вернуться к бедняге индохиусу из начала статьи. За что его исключили из предков? Дело в том, что киты, даже древние, - это хищники. А изотопный состав костей индохиуса говорит о том, что в основном питался он на суше и растительной пищей, а в воде он просто спасался от хищников.
Но строение индохиуса, ну уж очень подходит на роль предка, именно поэтому считается, что это сестринская группа к предковой китообразных. И вот индохиус в воду не ушёл, да так и вымер полуводным растительноядным.
А у непосредственных предков китообразных мутации накапливались, они всё дальше уходили в воду и разрывали связь с сушей. Этому пути развития, очевидно, служили и освобождённые мел-палеогеновым вымиранием воды. Ниши морских рептилий пытались занять акулы, но и китообразным нашлось место.
Как змея лишилась ног.
Ихтиозавры - дельфины мезозоя
