«Лошади являются прекрасным примером эволюции бега, потому что у них такая удивительная летопись окаменелостей», — объясняет автор доктор Катрина Джонс, научный сотрудник Гарвардского музея сравнительной зоологии. Возраст самых старых предков лошадей, насчитывающих более 50 миллионов лет, был не больше домашней кошки.
От этих древних предков лошадей некоторые линии эволюционировали в более крупных размерах, пастбищах и конечностях, которые были специализированы для бега. Это новое исследование предполагает, что жесткая походка современных лошадей, вероятно, эволюционировала для экономии энергии во время бега, поскольку лошади в процессе эволюции стали больше.«Более века исследователи изучали ступни ископаемых лошадей, чтобы объяснить, как они развили особенности, предназначенные для бега, — объясняет Джонс, — но очень мало известно о том, как позвоночник мог быть вовлечен в этот знаменитый переход». Четвероногие млекопитающие склонны двигать поясницей во время бега, чтобы увеличить скорость и регулировать дыхание.
Но лошади необычны, потому что они ограничивают движение поясничного отдела позвоночником одним суставом около крупа. Джонс хотел выяснить, был ли этот необычный образец характерен для вымерших лошадей и как увеличение размера в эволюции лошади могло повлиять на их подвижность спины и стиль бега.Чтобы понять эволюцию спины у ископаемых лошадей, Джонс сначала исследовал анатомию и подвижность позвоночника у современных домашних лошадей.
Форма позвоночных суставов — костные соединения между позвонками — помогает определить, сколько движений происходит в каждом суставе. Вооружившись этой информацией, Джонс затем измерил форму позвоночных суставов у 16 ??видов ископаемых лошадей, охватывающих их полный размер и возрастной диапазон.
Она обнаружила, что маленькие ископаемые лошади, такие как Hyracotherium («рассветная лошадь»), имеют совершенно иную анатомию позвоночных суставов, чем их современные аналоги. Эта анатомия предполагает, что большая подвижность была возможна в средней и нижней частях спины. Анатомия этих суставов также была связана с размером тела — эволюционные ветви, которые развивались больше, имели тенденцию отображать более ограниченные суставы. Джонс выдвигает гипотезу о том, что стабильность позвоночника возникла в результате механического воздействия больших размеров у лошадей.
По словам Джонс, «энергия, необходимая большому животному для движения с высокой скоростью, может быть очень высокой, поэтому повышение эффективности бега за счет минимизации движений туловища имеет смысл».Джонс предполагает, что эти крошечные древние лошади могли бегать не так, как современные лошади. Некоторые живые млекопитающие могут переключаться между бегом с жесткой и гибкой спиной по мере увеличения скорости.
Это может быть одной из потенциальных моделей развития специализированного бега с жесткой спиной у лошадей. Это исследование раскрывает новый взгляд на известный пример локомоторной адаптации.
Джонс объясняет: «Результаты значительны, потому что они показывают, как позвоночник — относительно малоизученная часть анатомии — может предоставить новые перспективы для локомоторных переходов».