Сканируя окаменелые останки рептилий, похожих на млекопитающих из Кару в Южной Африке, доктор Жюльен Бенуа и его коллеги из Университета Витватерсранда, профессора Пол Мангер и Брюс Рубидж обнаружили, что у этих рептилий, называемых терапсидами, возможно, развились волосы. и использование усов в качестве сенсорного инструмента для работы в ночное время задолго до мезозойской эры, когда динозавры стали доминирующими наземными животными.«Усы — удивительный сенсорный инструмент, которым можно обладать, когда вы ведете ночной образ жизни, и эволюция усов, возможно, помогла выживанию терапсидов — и, в частности, пробаиногнатий — которые в конечном итоге превратились в млекопитающих, какими мы их знаем сегодня», — говорит Бенуа.
Скалы Кару, отложившиеся в течение очень длительного периода, 300–180 миллионов лет назад, известны во всем мире благодаря богатству окаменелостей, особенно рептилий терапсид, которые являются далекими предками млекопитающих. Терапсиды бродили по Земле и доминировали в наземных экосистемах задолго до динозавров и известны со всех континентов мира, но Южная Африка имеет, безусловно, самую разнообразную и долгую историю существования этой важной группы животных. Тысячи окаменелостей терапсид хранятся в южноафриканских палеонтологических исследовательских учреждениях.Однако, несмотря на их богатую летопись окаменелостей, на сегодняшний день не было обнаружено окаменелостей терапсид, свидетельствующих о наличии волос, и летопись окаменелостей волос ограничена млекопитающими.
Вместо того, чтобы искать окаменелые волосы в терапсидах, Бенуа и его коллеги использовали технологию сканирования для поиска нервных структур, которые иннервируют волосы в терапсидах.Используя новые методы, основанные на компьютерной рентгеновской микротомографии (компьютерной томографии) и цифровом трехмерном моделировании, Бенуа обнаружил, что верхнечелюстной канал терапсидов, костная трубка в морде животного, в которой находится тройничный нерв, короче. у терапевсидов, чем у рептилий.Тройничный нерв — это нерв, который придает чувствительность морде животного, и, поскольку верхнечелюстной канал укорачивается, он позволяет нерву двигаться, поскольку он разветвляется в мягкие ткани губы и носа, где иннервирует усы.«Это позволяет тройничному нерву свободно следовать за движениями гибкой морды.
У рептилий этот канал длинный, и нерв заключен в верхней челюсти по всей своей длине, что предотвращает любое движение носа и губ», — говорит Бенуа.Исследование мультидисциплинарной группы предполагает, что подвижная морда, похожая на млекопитающее, возникла около 240–246 миллионов лет назад с появлением группы терапсидов под названием Prozostrodontia, которые являются прямыми предками млекопитающих.
Prozonstrodontians составляют часть более крупной группы терапсидов, пробаиногнатов, группы цинодонтовых (собачьих) терапсидов, которые развили большой мозжечок и потеряли теменное отверстие для третьего глаза (орган на крыше черепа, который улавливает свет для наблюдения за терморегуляцией). и суточные ритмы, такие как сон).Исследования на мутантных мышах показали, что эти две особенности млекопитающих контролируются одним и тем же геном, MSX2, который также контролирует развитие молочных желез и поддержание волос на теле. «Это ген, который делает нас млекопитающими», — говорит Бенуа.
На основании анатомических наблюдений за пробаиногнатами на основе компьютерной томографии выясняется, что ген MSX2 претерпел значительные изменения в своей экспрессии 240-246 миллионов лет назад и запустил эволюцию многих типичных черт млекопитающих, включая волосы и бакенбарды, увеличенный мозжечок, полное окостенение крыша черепа и, что более важно, молочные железы, которые сегодня определяют млекопитающих.«Наше исследование показало, что эти особенности млекопитающих уже присутствовали в усовершенствованных терапсидах еще до появления млекопитающих», — говорит Бенуа. «Это также имеет значение для понимания того, как млекопитающие пережили господство динозавров в мезозойский период и последующий эволюционный успех млекопитающих».