Серия «Новости»

1. Почему не было динозавров размером с мышь

У динозавров был необычный нижний предел размеров. Самые маленькие известные взрослые нептичьи динозавры весили около 400 г. Для сравнения: самые мелкие современные млекопитающие и птицы весят меньше 2 г.

Stephanie Lechki и Roger Benson проверили, можно ли объяснить это физиологией. В анализ вошли данные о массе 515 видов нептичьих динозавров, а для сравнения — 4062 вида млекопитающих, 9385 птиц и тысячи современных рептилий.

Использованная модель связывает размер животного с тем, как оно получает энергию и превращает её в потомство. Для млекопитающих, птиц и черепах модель достаточно хорошо воспроизводила реальные распределения размеров. Для нептичьих динозавров — нет.

Даже при параметрах, максимально благоприятных для крупных животных, модель давала оптимум около 3 кг и предсказывала существование динозавров массой 100–300 г. Но взрослых нептичьих динозавров такого размера в ископаемой летописи нет. Причём они отсутствуют и в местонахождениях, где прекрасно сохраняются мелкие млекопитающие, ящерицы и амфибии. Поэтому авторы считают нижнюю границу примерно в 300–400 г, скорее всего, реальной, а не просто результатом плохой сохранности.

Что именно её создало, пока неизвестно. Одна из гипотез — мелкие экологические ниши уже были заняты мезозойскими млекопитающими и другими позвоночными. Авторы также предполагают, что появление полёта могло снять часть этих ограничений у ранних птиц: наиболее типичная масса современных птиц составляет около 33 г, намного меньше нижнего предела остальных динозавров.

Но это пока именно объяснение, которое предстоит проверять. Работа надёжно показывает другое: обычной энергетикой организма отсутствие совсем маленьких динозавров не объясняется. (OUP Academic)

Исследование: Evolution — The explanatory power of energetic fitness models across living amniotes and extinct non-avian dinosaurs

Материал музея: American Museum of Natural History — Where Are the Tiny Dinosaurs?

2. За 539 миллионов лет климатическая система Земли несколько раз меняла режим

Авторы новой работы проанализировали практически весь фанерозой — последние 539 млн лет, от кембрия до современности.

Они сопоставили длинные ряды изотопов углерода и кислорода, реконструкции температуры и концентрации CO₂ и данные о разнообразии и смене организмов. Изотопные показатели здесь используются как косвенные свидетельства изменений климата и углеродного цикла.

В этих данных исследователи статистически выделили пять долгоживущих режимов:

539–447 млн лет назад;
447–358 млн лет назад;
358–239 млн лет назад;
239–57 млн лет назад;
57 млн лет назад — настоящее.

Главный результат оказался связан не только с самими режимами, но и с переходами между ними. Авторы рассчитали показатель «уязвимости биосферы», учитывающий скорость появления и исчезновения таксонов на фоне общего разнообразия. Вблизи крупных переходов этот показатель в среднем возрастал. Особенно заметные пики приходятся, например, на ранний и средний палеозой и район пермско-триасового кризиса.

На временной шкале исследования с этими нестабильными интервалами соседствуют многие крупные события: оледенения, мощный вулканизм, перестройки углеродного цикла и массовые вымирания. (Nature)

Однако здесь важна граница между результатом и интерпретацией. Работа не утверждает, что переход климатического режима сам по себе вызвал каждое массовое вымирание. Скорее состояние всей системы Земли могло определять, насколько тяжело биосфера переносила конкретный удар — вулканизм, быстрое потепление, изменение химии океана или падение астероида. (Vilniaus Universitetas)

Исследование: Nature Communications — Transitions between persistent climate–carbon regimes coincide with elevated Phanerozoic biosphere vulnerability

Материал университета: Vilnius University — Climate Regime Shifts Linked to Mass Extinctions

3. Большой мозг приматов: лобная доля оказалась не единственной главной историей

Мозг почти никогда не сохраняется в ископаемом состоянии. Поэтому Richard Kay и его коллеги использовали виртуальные эндокасты — трёхмерные модели внутренней поверхности черепной коробки, построенные в том числе по micro-CT-сканам.

Исследователи сравнили современных приматов с ископаемыми формами эоцена и миоцена и проверили старую идею: действительно ли в эволюции приматов лобная доля непропорционально увеличивалась по мере усложнения мозга.

Результат получился другим. Размер лобной области в основном увеличивался предсказуемо вместе со всем мозгом. Отдельного многократного «раздувания» лобной доли, которое предполагалось по визуальному сравнению ископаемых черепов, количественный анализ не показал. (PubMed)

Зато у долгопятов и антропоидов — группы, включающей обезьян и человека, — быстрее росли некоторые нелобные части неокортекса, в частности затылочные, теменные и височные области. Многие из них тесно связаны с обработкой зрительной информации.

Есть и вторая линия данных. На тех же ветвях эволюционного дерева увеличивалось зрительное отверстие — отверстие в черепе, через которое проходит зрительный нерв. Его размер исследователи использовали как косвенный показатель объёма поступавшей зрительной информации.

Это не означает, что «зрение создало интеллект» или что лобная кора неважна. Работа показывает более узкий результат: эволюция большого неокортекса приматов была модульной, а изменения зрительной системы совпадают с непропорциональным развитием ряда его областей. (Trinity College of Arts & Sciences)

Исследование: Science — Fossil evidence favors a role for vision in the modular evolution of the primate neocortex

Материал университета: Duke University — Reliance on Vision Drove Varied Brain Development in Primates

4. Неандертальский вариант гена до сих пор немного влияет на мышцы современных людей

Часть ДНК неандертальцев сохранилась у современных людей после древнего смешения популяций. Теперь исследователи подробно разобрали один из таких вариантов — рецептор гормона роста GHR.

Неандертальская версия рецептора отличается двумя заменами аминокислот и одной делецией — утратой небольшого участка последовательности. В клеточном эксперименте при воздействии гипофизарного гормона роста клетки с неандертальским вариантом размножались быстрее. В официальном сообщении исследователи оценивают различие примерно в 40% по сравнению с распространённым современным вариантом. Для плацентарного гормона роста такого эффекта не обнаружили. (PubMed)

Но особенно интересно, что исследователи смогли проверить эффект на современных людях. Они проанализировали данные более 1,1 млн взрослых.

У носителей варианта средняя масса тела была примерно на 285 г больше, и почти вся эта разница приходилась на безжировую, прежде всего мышечную массу. При этом среди более чем 6000 детей 11 лет и младше заметной связи не обнаружили — возможно, различие проявляется позднее, например во время полового созревания. (Каролинский институт)

Сегодня этот вариант особенно распространён в Южной и Восточной Азии; в некоторых популяциях его несут до 24% людей. Исследователи также нашли небольшие ассоциации с формой челюсти и длиной корней зубов.

Главное здесь — масштаб эффекта. Это не «ген неандертальской силы»: речь идёт в среднем о нескольких сотнях граммов мышечной массы, а рост и телосложение определяются множеством генов и условиями жизни. Но работа даёт красивый конкретный пример того, как древнее смешение человеческих популяций оставило измеримый физиологический след спустя десятки тысяч лет. (Каролинский институт)

Исследование: Current Biology — Increased signaling of the Neanderthal growth hormone receptor

Материал института: Karolinska Institutet — Neanderthal gene variant may increase muscle mass in people living today

5. Древняя ДНК показала, что почти полное уничтожение сделало с бизонами

К началу XX века североамериканские бизоны прошли через катастрофическое сокращение: от десятков миллионов животных до нескольких сотен. Теперь древняя ДНК позволила увидеть последствия этого события непосредственно в геномах.

Команда Jonas Oppenheimer и Beth Shapiro собрала крупнейший такой набор данных для бизонов. Исследователи получили 160 новых геномов: 115 от животных, живших до исторического популяционного коллапса, и 45 от бизонов последних ста лет. К ним добавили ещё 52 ранее опубликованных современных генома. Вместе материал охватывает более 20 тысяч лет истории вида. (PubMed)

До массового сокращения бизоны разных областей Северной Америки были генетически значительно сильнее связаны между собой. Современные стада оказались гораздо более изолированными — следствие не только самого уничтожения, но и последующего содержания небольших сохранившихся групп отдельно друг от друга.

Исследование позволило увидеть и последствия попыток восстановить численность. В 1920-х годах около 7000 равнинных бизонов переселили в Wood Buffalo National Park, где тогда оставалось примерно 1500 лесных бизонов. Сегодня во всех исследованных стадах лесного бизона обнаружено равнинное происхождение, но его доля сильно различается — примерно от 7 до 64%. (News)

Ещё один результат касается старой истории скрещивания бизонов с домашним крупным рогатым скотом. Такие эксперименты действительно оставили генетический след, но он оказался далеко не повсеместным. Примесь обнаружена примерно у трети исследованных современных животных, а там, где она есть, обычно составляет менее 2% генома. (News)

То есть исторический коллапс не уничтожил всё генетическое разнообразие бизонов. Главным наследием последних полутора столетий стала сильная фрагментация когда-то гораздо более связанной популяции. Древние геномы теперь дают ориентир, с которым можно сравнивать современные стада при восстановлении вида. (PubMed)

Исследование: Science — Paleogenomic insight into the collapse, recovery, and management of American bison

Материал университета: UC Santa Cruz — Decoding the North American bison’s genome

Здравствуйте, хочу попробовать ввести новую еженедельную рубрику главных новостей Истрии земли за неделю. Надеюсь, Вам понравится.

1. В мамонтовых скоплениях оказалось особенно много самок

Исследователи определили генетический пол более чем у 500 шерстистых мамонтов. Для этого они использовали палеогеномику — анализ ДНК, сохранившейся в древних останках.

Среди разрозненных костей из естественных мест захоронения самки составляли около 34%. В крупных скоплениях, связанных с деятельностью людей, их доля достигала примерно 70%.

Различие помогает понять, как возникали знаменитые «кладбища мамонтов». Если бы все скопления были исключительно естественными, их половой состав должен был бы больше напоминать отдельные случайные находки.

Авторы предполагают, что охотники могли чаще сталкиваться с матриархальными стадами, состоявшими из самок и детёнышей. Такие стада могли быть предсказуемее в своих сезонных перемещениях. Но генетический анализ сам по себе не доказывает, что люди сознательно выбирали именно самок или что каждое исследованное скопление возникло в результате охоты.

Исследование: Paleogenomic sex inference of mammoth remains sheds light on Ice Age site formation

Официальный материал: Стокгольмский университет — Ancient DNA reveals Ice Age hunter-gatherers preferentially targeted female mammoths

Подробнее: Reuters — Study shows prehistoric people targeted female mammoths

2. Миллиметровая раковина приблизила происхождение головоногих к раннему кембрию

В Южном Китае описали Eoceras shaanxiense — животное длиной всего несколько миллиметров, жившее около 520 млн лет назад. В его прямой конической раковине сохранились перегородки, разделявшие внутреннее пространство на камеры.

Особенно важна трубчатая структура, проходившая вдоль камер. Авторы интерпретируют её как ранний сифон — орган, который у камерных головоногих соединяет отделы раковины и участвует в регулировании плавучести.

Находка показывает, что основные элементы камерной раковины головоногих могли сформироваться уже в раннем кембрии. Это приблизительно на десятки миллионов лет раньше большинства общепризнанных находок этой группы.

Называть Eoceras «первым кальмаром» нельзя. Животное не было похоже на современного кальмара, а его положение определяется прежде всего строением раковины. Существуют и более древние возможные кандидаты в головоногие, но их интерпретация остаётся спорной.

Исследование: Earliest siphuncle-bearing cephalopod from the early Cambrian

Подробнее: Phys.org — Early Cambrian fossil uncovers key buoyancy structure

3. У триасовой морской рептилии сохранились следы пищеварительной системы

Новый анализ единственного известного экземпляра Austronaga minuta показал не только скелет, но и остатки мягких тканей внутри туловища. Это небольшая морская рептилия, жившая около 245 млн лет назад на территории современного Китая.

Исследователи распознали следы печени, однокамерного желудка и кишечника. В пищеварительном тракте также сохранились остатки последней пищи.

Особенно интересен простой мешковидный желудок. Austronaga относится к ранним представителям линии архозавров, к которой позднее принадлежали крокодилы, птицы и многие вымершие группы. Находка указывает, что более сложный двухкамерный желудок птиц и крокодилов, вероятно, появился не у самых первых представителей этой линии, а позднее.

Тафономия — наука о захоронении организмов и превращении их останков в окаменелости — здесь не менее важна, чем анатомия. Органы не сохранились свежими или объёмными: исследователи распознали минерализованные и уплощённые следы тканей.

Главное ограничение — работа основана на одном экземпляре. Он хорошо показывает строение конкретного животного, но не позволяет автоматически переносить все его особенности на остальных ранних архозавров.

Исследование: Highly aquatic marine stem archosaur with soft tissue preservation

Официальный материал: Информационная служба науки — Spectacular discovery provides insight into the internal organs of a prehistoric marine reptile

Подробнее: Reuters — Chinese fossil shows internal organs of prehistoric marine reptile

4. Следы в Кооби-Фора показали размеры древних гоминин

На древнем берегу озера в районе Кооби-Фора на севере Кении исследовали 21 отпечаток возрастом около 1,43 млн лет. Следы принадлежали нескольким постоянно двуногим гомининам.

Ихнология — изучение ископаемых следов жизнедеятельности — позволяет узнать то, чего часто не показывают отдельные кости. По длине стопы, глубине следа и расстоянию между шагами исследователи оценили размеры и особенности движения следообразователей.

Некоторые из них были заметно крупнее, чем предполагали прежние реконструкции Paranthropus boisei. Авторы считают этот вид вероятным создателем большинства следов. Однако стопа не содержит полного набора признаков, позволяющего установить вид с абсолютной уверенностью.

Несколько особей находились на одной следовой поверхности, но это ещё не доказывает организованное групповое движение или сложное социальное поведение. Между отдельными дорожками мог пройти некоторый промежуток времени.

Исследование: Insights into hominin body size, locomotion, and behavior from 1.43-million-year-old footprints

Подробнее: Reuters — Kenyan footprints shed light on prehistoric human cousin Paranthropus

5. В Холе-Фельс нашли две крошечные фигурки птиц

Археологи сообщили о двух фигурках птиц из мамонтового бивня, найденных в пещере Холе-Фельс на юге Германии. Обе происходят из ориньякского слоя возрастом около 40 тысяч лет.

Ориньяк — ранняя культура верхнего палеолита Европы, связанная с расселением Homo sapiens. Именно к этому времени относятся многие из древнейших известных европейских музыкальных инструментов и объёмных изображений животных.

Каждая фигурка имеет длину около двух сантиметров. Одна изображает компактно сидящую птицу, вторая — птицу с распростёртыми крыльями. Небольшой размер подчёркивает точность работы: мастер должен был вырезать форму и детали на кусочке бивня размером с ноготь.

Назначение фигурок неизвестно. Они могли быть украшениями, личными предметами или символическими изображениями, но доказательств конкретного ритуального значения нет. Также нельзя уверенно говорить, что первая птица сидит на яйцах или что обе фигурки изготовил один человек.

Находка дополняет картину раннего фигуративного искусства. Люди ориньяка изображали не только крупных и опасных животных ледникового мира, но и небольших птиц, требовавших внимательного наблюдения.

Официальный материал: Two bird figurines found in the World Heritage Site of Hohle Fels

Подробнее: Live Science — 40,000-year-old bird figurines the size of a thumbnail discovered in German cave