Instynkt zabójcy drapieżnych przodków doprowadził do ewolucji ssaków

Naukowcy z Uniwersytetu w Bristolu i Uniwersytetu Otwartego sugerują, że ewolucyjny sukces pierwszych dużych drapieżników na Ziemi wynikał z ich potrzeby doskonalenia się w roli zabójców.

Przodkowie ssaków rządzili Ziemią przez około 60 milionów lat, na długo przed pojawieniem się pierwszych dinozaurów. Zróżnicowali się jako najważniejsze drapieżniki na Ziemi między 315 a 251 milionami lat temu.

Naukowcy zbadali anatomię szczęk i wielkość ciała mięsożernych synapsydów, wykorzystując te cechy do zrekonstruowania prawdopodobnych nawyków żywieniowych tych starożytnych drapieżników i sporządzenia wykresu ich ewolucji ekologicznej w czasie. Odkryli poważną zmianę w funkcjonowaniu szczęki synapsydów około 270 milionów lat temu, powiązaną z poważną zmianą w zachowaniu drapieżników, która ma ważne implikacje dla ewolucji naszych wczesnych przodków.

W miarę jak zwierzęta roślinożerne rosły większe i szybsze, mięsożerne przystosowały się do tego, by stać się większe i lepiej przetrwać niż drapieżniki.

„Wcześniejsze drapieżniki z synapsami, takie jak słynny Dimetrodon na żaglach, miały dość długą szczękę z dużą ilością zębów, dzięki którym nie mogły uciec, gdy zostaną uwięzione” – wyjaśnił główny autor. Doktor Suresh Singh Z siedzibą w Bristolu Szkoła Nauk o Ziemi. „Zaobserwowaliśmy jednak zmianę funkcji szczęki w kierunku krótszych, charakteryzujących się większą wydajnością mięśni i mniejszą liczbą zębów skupionych w przedniej części szczęki, a szczęki te zostały przystosowane do zapewniania głębokich i mocnych zgryzów.

„Zmiana pokazuje, że późniejsze mięsożerne synapsydy skupiały się bardziej na silniejszym uderzaniu ofiary, a tym samym jej szybszym zabijaniu. Wśród tych późniejszych synapsydów były pierwsze drapieżniki szablozębne! Ta zmiana podkreśla, że ​​drapieżniki musiały stawić czoła nowej presji selekcyjnej ze strony swojej ofiary.

Odkrycie to zapewnia ważny kontekst dla kluczowego etapu ewolucji synapsydów. Doktor Armin Elsler, jeden ze współautorów badania, dodał: „Od dawna wiadomo, że reorganizacja zazębiających się szczęk w tym okresie stanowi ważny krok w kierunku ewolucji ssaków”. „Te zmiany nie tylko sprawiają, że szczęka staje się bardziej wydajna, ale stanowią także pierwszą przebudowę szczęki, która również doprowadziła do powstania złożonego ucha występującego u ssaków. Co było przyczyną tego pierwszego kroku? Nasze badanie sugeruje, że zostało ono wprowadzone częściowo pod presją środowiska ze strony ofiary.”

Współautor dr Tom Stubbs powiedział: „Moment zmiany funkcji szczęki odpowiada ewolucji nowych, większych i szybszych zwierząt roślinożernych, co stanowiłoby większe wyzwanie dla drapieżników.

„Wzrosło ryzyko obrażeń lub śmierci zwierząt mięsożernych, dlatego niektóre drapieżniki synaptyczne stały się większymi i lepszymi zabójcami, aby przezwyciężyć to ryzyko”.

Ta zmiana odzwierciedla nową dynamikę w interakcjach drapieżnik-ofiara, wskazując, że życie na Ziemi poruszało się szybciej.

„Późny paleolit ​​to czas, kiedy zwierzęta zaczęły żyć, jeść i rozmnażać się wyłącznie na lądzie” – powiedział. Profesor Mike Benton, Współopiekun badania

„Stały się całkowicie lądowe, kolonizując nowe siedliska i wykorzystując nowe zasoby w głębi lądu ze środowisk wodnych, na których wcześniej polegały.

„Nasze odkrycia pokazują, jak zmieniła się presja selekcyjna na te wczesne zwierzęta lądowe, w miarę jak stawały się one lepiej przystosowane do życia na lądzie – złapanie innego zwierzęcia, które może szybko się poruszać i urosnąć do większych rozmiarów, jest znacznie trudniejsze niż złowienie małej, śliskiej lub ziemnowodnej ryby”.

Profesor Emily Rayfield Brał także udział w nadzorowaniu badania. Dodała: „Interakcje między drapieżnikami a ofiarą są dziś ważnym czynnikiem wpływającym na zachowania zwierząt, dlatego fascynujące jest obserwowanie tego wpływu poprzez ewolucję anatomiczną na przestrzeni milionów lat i odkrycie, że prawdopodobnie jest on odpowiedzialny za dokonanie wielkich skoków w naszej historii ewolucji .”

„Podkreśla, jak paleontolodzy mogą wykorzystać związek między formą i funkcją, aby zbadać, jak żyły różne prehistoryczne zwierzęta, co może nam wiele powiedzieć o ewolucji życia na Ziemi”.

Naukowcy odkryli również, że różnorodność morfologiczna mięsożerców synaptycznych wzrosła po metamorfozie wraz z dodaniem nowych grup funkcyjnych dostosowujących się do większych prędkości ukąszeń lub jeszcze silniejszych ukąszeń w środkowym późnym permie – około 265–251 milionów lat temu. Oceniając porównanie rozmiarów tych nowych gatunków mięsożerców w różnych społecznościach na przestrzeni czasu, zdali sobie sprawę, że społeczności te mogły zacząć bardzo przypominać rozmiary współczesnych ssaków mięsożernych.

papier:

„Ekomorfologia synaptyczna drapieżników sugeruje zwiększoną dynamikę ekosystemów lądowych późnego paleolitu” SA Singh, A Elsler, TL Stubbs, Mike Benton i in. w Communication Biology, 201 (2024). https://doi.org/10.1038/s42003-024-05879-2.