Собрав данные о черепах всех основных групп плацентарных млекопитающих, как вымерших, так и существующих, группа исследователей во главе с профессором Анджали Госвами из Музея естественной истории в Великобритании сумела проследить процессы, ответственные за адаптивную радиацию (быстрая эволюция, которая заполняет множество экологических ниш) млекопитающих.

"Это исследование изменит то, как мы объясняем невероятно широкое распространение плацентарных млекопитающих (в эту группу входит и наш вид), и то, как критический период после последнего массового вымирания 66 миллионов лет назад повлиял на эволюцию", — объясняет Госвами

Наступление эпохи млекопитающих

Хотя самые ранние млекопитающие существовали вместе с динозаврами, их разнообразие было относительно ограниченным: самые крупные млекопитающие мезозойской эры вырастали до размеров маленькой собаки. Однако сразу после вымирания динозавров происходит невероятный взрыв разнообразия среди плацентарных млекопитающих. Самые ранние предки современных живущих сегодня групп появились в летописи окаменелостей в течение нескольких 100 000 лет после этого события.

Новое исследование показывает, что после первоначального всплеска диверсификации млекопитающих темпы эволюции быстро замедляются. Известны и более поздние всплески эволюции, но их воздействие со временем становится все меньше и меньше. Из-за трудностей с установкой точного времени поздних всплесков затруднена и их привязка к конкретным событиям, но, вероятно, они были вызваны периодами быстрого или устойчивого изменения климата и глобальным похолоданием в кайнозойскую эру.

Что заставляет млекопитающих быстро развиваться?

Ключевая цель этого исследования — предсказать, как разные виды могут реагировать на быстрые изменения в их среде — такие, которые мы, вероятно, увидим во время нынешней чрезвычайной ситуации на планете. Для этого команда исследовала характеристики млекопитающих, которые быстро эволюционируют, и обнаружила, что ключевыми факторами влияния являются среда обитания, социальное поведение, диета, родительская забота и время активности.

Скорость эволюции млекопитающих сильно разнилась в зависимости от социальной структуры. Социальные млекопитающие эволюционируют намного быстрее, чем одиночные. Это легко увидеть у копытных, у которых развились рога для борьбы и способа проявиться в социуме. Млекопитающие, обитающие в водной среде, включая китов, а также ламантинов, тюленей и моржей, также быстро эволюционируют. Травоядные эволюционируют быстрее, чем плотоядные, вероятно, потому, что они более внимательно отслеживают изменения в растениях и окружающей среде, чем мясоеды.

"Большую часть анализа для этой статьи я провела, сидя в течение нескольких месяцев дома во время пандемии коронавируса. Поэтому результаты эволюции социальных и одиночных млекопитающих действительно поразили меня", — шутит профессор Госвами.

Родительская забота также кажется важным фактором, замедляющим скорость эволюции. Зрелорождающиеся животные, которым требуется небольшой первичный уход, такие как лошади и антилопы, эволюционируют намного быстрее, чем незрелорождающиеся млекопитающие, такие как приматы, которые в младенчестве зависят от опекунов. Значение имеет и активность животных: вид со строгим графиком, будь то ночные или дневные, развиваются медленнее, чем животные без фиксированного режима активности.

Как выглядели самые ранние плацентарные млекопитающие и почему ученые до сих пор не нашли их окаменелости?

Используя этот новый набор данных, команда также реконструировала, как могли выглядеть самые ранние плацентарные млекопитающие. Несмотря на то, что существует много ископаемых млекопитающих нужного периода времени, идентификация окаменелостей, представляющих предков или ранних членов группы плацентарных млекопитающих, которые жили в позднем меловом периоде, незадолго до вымирания динозавров, была предметом серьезных споров среди ученых.

Одна из проблем заключается в том, что трудно понять, какие черты могли бы быть присущи самым ранним представителям любой из основных групп млекопитающих, и смогут ли ученые распознать их в известных окаменелостях. Новые данные показывают, что самые ранние представители всех основных групп плацентарных млекопитающих, вероятно, выглядели очень похожими друг на друга, независимо от того, являются ли они предками грызунов или слонов и их близких родственников.

Профессор Госвами объясняет: "Музейные коллекции являются уникальным достоянием, поскольку они позволяют нам предсказывать будущее, заглядывая в прошлое. Примерно треть образцов, использованных в этом исследовании, была взята из коллекций Музея естественной истории, включая прекрасную 3D-модель синего кита Хоуп, висящую  в холле Хинтце. Эти данные бесценны, поскольку помогают нам понять, как прошлые события сформировали эволюцию млекопитающих в кайнозойскую эру, и какие особенности помогут млекопитающим пережить грядущие экологические проблемы".

Исследование опубликовано в журнале Science.