Коллаген, сохранившийся в костях вымерших млекопитающих, обновляет генеалогическое древо сумчатых
Тилаколео карнифекс, изображенный здесь преследуемым попугаем какаду, был сумчатым хищником с острыми зубами, мощными челюстями и рвущими когтями. Но это было близкое родство с современными сонными травоядными коалами.
Коалы, лазающие по эвкалиптовым пологам, могут быть приятными травоядными, но их вымершие родственники были ужасающими хищниками.
Харизматичные сумчатые являются ближайшими из ныне живущих родственников сумчатых львов — могущественных хищников, которые вымерли около 40 000 лет назад. Полученные результаты являются частью исследования, опубликованного 12 ноября в журнале Proceedings B Королевского общества, в котором использовались долговечные белки, сохранившиеся в костях, чтобы выявить эволюционные связи пяти странных вымерших австралийских сумчатых.
Еще десятки тысяч лет назад Австралия и близлежащие массивы суши были домом для множества крупных сумчатых млекопитающих. В отличие от плацентарных млекопитающих, у сумчатых появляются на свет относительно маленькие, недоразвитые детеныши, которых вынашивают в сумке. Среди древних сумчатых были огромные существа, похожие на вомбатов, такие как Zygomaturus trilobus — кенгуру, которые в два раза превышали взрослых людей, — и травоядные, похожие на тапиров, размером с корову, такие как Palorchestes azael.
Но вскоре после того, как люди появились на континенте, эти млекопитающие и многие другие вымерли. Примерно 46 000 лет назад около 90 процентов наземных животных весом более 40 килограммов исчезли, оставив после себя только кости. Исследователи использовали форму этих костей, чтобы реконструировать положение этого вида на генеалогическом древе сумчатых, хотя многие детали были предметом продолжающихся споров.
“До этой [новой] работы взаимоотношения между этими животными были неясны, и различные исследователи предложили несколько различных вариантов”, — говорит Майкл Бакли, специалист по биомолекулярной археологии из Манчестерского университета в Англии.
Хотя древняя ДНК полезна для построения эволюционных древ, со временем она разрушается. Ученые также могут использовать коллаген, вездесущий белок в организме, который обеспечивает структурную поддержку. Коллаген более долговечен, чем ДНК, и, как и ДНК, варьируется у разных видов, что позволяет исследователям создать своего рода видовой отпечаток.
Бакли и его коллеги из Австралии взяли образцы 51 кости сумчатых из семи мест на Тасмании, возраст которых варьируется от нескольких тысяч до более чем 100 000 лет. Кости принадлежали восьми видам вымерших и ныне живущих сумчатых. Команда ученых выделила коллаген и сравнила аминокислотные последовательности с последовательностями ныне живущих видов, чтобы построить эволюционное древо сумчатых. Что касается Z. trilobus, P. azael и вымершего хищного “сумчатого льва” Thylacoleo carnifex, то это исследование дает первое биомолекулярное представление об их происхождении.
Zygomaturus trilobus (на фото) был размером примерно с корову и являлся одним из крупнейших известных сумчатых. Древний коллаген, сохранившийся в скелетных останках этого и других представителей мегафауны, помогает исследователям лучше понять их эволюцию.Артур Уизли~commonswiki/Викисклад (CC BY 3.0)
Некоторые результаты согласуются с исследованиями, которые разрабатывают эволюционные древа на основе изучения ископаемых костей. Например, зигоматурус и палорхестес, по-видимому, произошли от современных вомбатов и коал. Предыдущие исследования окаменелостей показали, что формы их верхних коренных зубов были наиболее похожи друг на друга и что у них обоих отсутствовали отверстия на небе, в отличие от других групп сумчатых.
По словам Майкла Арчера, палеонтолога из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, тилаколео — сумчатый лев — продемонстрировал захватывающий эффект.
“Мы изучали эволюцию сумчатых львов”, — говорит он. “[исследователи] говорят, что они больше всего похожи на коал, чем на вомбатов. Так что это сюрприз”. Большинство исследователей полагали, что тилаколео были ближе к вомбатам или находились за пределами обеих групп сумчатых, основываясь на особенностях черепа и зубов. Но, похоже, коалы и сумчатые львы имели общего предка еще 23 миллиона лет назад.
Тилаколео мог достигать размеров современного льва и обладал мощным прикусом, при котором похожие на лезвия зубы соприкасались друг с другом, превращая челюсти животного в биологические болторезы. Но есть и некоторые заметные сходства с коалами.
“Любой, кто хоть раз обнимал коалу, знает, что это нехорошие животные”, — говорит Арчер. У них цепкие когти, которые могут нанести серьезные рваные раны. Точно так же обитающий на деревьях тилаколео был вооружен огромными изогнутыми когтями на больших пальцах. “Когда они хватали добычу и обхватывали ее руками, они распарывали добычу, как горячую сосиску”.
В какой-то степени эти находки подтверждают австралийскую народную легенду о “падающем медведе” — свирепой, плотоядной разновидности коалы, которая, как говорят, нападает на своих жертв из-за крон деревьев. Палеонтологи считают, что тилаколео был искусным скалолазом и хищником из засады, который мог нападать на свою добычу с ветвей деревьев или скальных выступов. “У нас действительно есть доказательства того, что австралийские медведи — это не то, о чем мы мечтали в страшном сне”, — говорит Арчер.
Возможно, прохладный климат Тасмании отчасти сделал возможным это исследование, поскольку коллаген в останках быстрее разрушается в жарких условиях.
“Мне действительно интересно, насколько хорошо [эти методы] будут работать в более тропических и засушливых регионах Австралии”, — говорит Карли Питерс, зооархеолог из Университета Алгарве в Португалии. Она задается вопросом, можно ли применить этот подход к останкам дипротодона, травоядного животного размером с носорога, которое было самым крупным сумчатым из когда-либо существовавших.
Бакли ожидает, что древние белковые последовательности могут и будут использованы для лучшего понимания эволюции “широкого спектра других вымерших животных”.