Останки доисторического хищника из Южной Африки меняют историю млекопитающих

Фото из открытых источников

Найденная в Южной Африке окаменелость свидетельствует о том, что крупные хищники доминировали в экосистемах гораздо раньше, чем считалось ранее.

Международная группа палеонтологов обнаружила в пустыне Кару в Южной Африке новый вид доисторического хищника, который совершает революцию в понимании происхождения млекопитающих. Открытие, опубликованное в журнале The Anatomical Record, представляет собой почти полный череп животного, жившего около 265 миллионов лет назад, в пермский период, и получившего название Jirahgorgon ceto.

Этот экземпляр, обнаруженный в 2019 году на ферме Вилгербос в провинции Западный Кейп, принадлежит к группе горгонопсидов — дальних родственников млекопитающих, которые были главными хищниками своего времени. Исключительность этой окаменелости заключается в её размере и возрасте: это один из крупнейших хищников своего времени, с черепом длиной около 30 сантиметров, что позволяет предположить, что это животное размером с крупного современного льва.

До сих пор считалось, что крупные горгонопсиды появились только в конце пермского периода, около 260 миллионов лет назад, но эта окаменелость демонстрирует, что гигантские хищники существовали уже миллионы лет назад, объясняет соавтор исследования Занильдо Макунго из Университета Витватерсранда в Йоханнесбурге.

Открытие, сделанное палеонтологом Жюльеном Бенуа из Университета Витватерсранда и его командой исследователей из Южной Африки, Мозамбика, Португалии, Великобритании и Франции, позволило описать новый вид и выделить новое семейство в эволюционном древе этих животных — Phorcyidae, которое включает в себя этот новый экземпляр и еще одного ранее описанного горгонопсиана, Phorcya dubei.

Окаменелость, занесенная в каталог как BP/1/8260 и хранящаяся в Институте эволюционных исследований Южной Африки, была обнаружена палеонтологами Жюльеном Бенуа и Майклом Дэем во время экспедиции в 2019 году. Наиболее примечательной особенностью является то, что череп сохранил нижнюю челюсть в ее первоначальном положении, что позволило исследователям детально изучить, как обе части сочленялись.

Для анализа внутренней структуры черепа без повреждения окаменелости исследователи использовали передовую технологию: синхротронную компьютерную томографию в европейском центре ESRF в Гренобле (Франция). Эта технология, использующая высокоэнергетические рентгеновские лучи, позволила получить трехмерные изображения костей с разрешением 23 микрометра, что эквивалентно толщине человеческого волоса.

Череп демонстрирует сочетание характеристик, которые делают его уникальным. Как говорится в статье: «Этот экземпляр демонстрирует характерное сочетание черепных особенностей, включая поперечно узкую морду, небольшие глазницы и височные отверстия, V-образные небные выступы и вертикально ориентированный затылок, что отличает его от всех известных горгонопсидов».

Среди наиболее примечательных особенностей Jirahgorgon ceto следует отметить зубной аппарат, специализированный для хищников. У него было по пять резцов в каждой верхней челюсти, два больших, сжатых с боков клыка — острых, как лезвия, — и по четыре задних клыка с каждой стороны. Клыки, имеющие каплевидную форму в поперечном сечении, демонстрировали небольшие зазубренные бороздки по краям, типичную адаптацию хищников для разрывания плоти.

Как подробно описывают авторы, замещающие зубы располагаются в заднемедиальном углу функционального зуба, что позволяет этим животным всегда поддерживать работоспособный зубной ряд для охоты.

Это открытие имеет важное значение для понимания эволюции ранних млекопитающих. Горгонопсиды относятся к группе терапсидов, прямых предков современных млекопитающих. В течение десятилетий ученые считали, что эти хищники изначально были мелкими плотоядными животными длиной менее одного метра и что только в конце пермского периода, около 260 миллионов лет назад, развились гигантские формы, такие как рубиджеины и иностранцевиды .

Jirahgorgon ceto опровергает это утверждение. Геологический анализ относит окаменелость к средней части формации Абрахамскраал, возраст которой близок к границе между вордийским и капитанским ярусами, примерно 265 миллионов лет назад. Это означает, что гигантские горгонопсиды появились примерно на 5 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.

Как отмечается в исследовании: признание семейства Phorcyidae самой ранней ветвящейся линией в африканской кладе горгонопсидов показывает, что эволюция крупных морфологических форм тела и пропорций черепа, сходных с таковыми у рубиджеин, началась значительно раньше, чем считалось ранее.

Филогенетический анализ, проведенный командой, показывает, что Jirahgorgon ceto является ближайшим родственником Phorcya dubei, другого горгонопсиана, недавно обнаруженного в том же регионе. Оба вида обладают поразительной особенностью: вертикальным затылком, то есть задняя часть черепа ориентирована вниз, перпендикулярно морде, — характеристикой, которая до сих пор была известна только у гигантских рубиджеин поздней перми.

Одним из наиболее новаторских аспектов исследования является количественный анализ эволюции размеров тела у горгонопсидов. Исследователи собрали данные о длине основания черепа всех валидных видов этой группы и объединили их с хронологической и филогенетической информацией.

Результаты показывают, что эволюция размеров тела у этих животных не следовала линейной тенденции постепенного увеличения. Вместо этого исследование указывает на то, что большие размеры тела независимо развивались многократно у горгонопсианов . Это означает, что разные линии достигали больших размеров в разное время, по схеме, которую ученые называют «итеративной эволюцией».

Исследователи также подробно проанализировали функциональные адаптации черепа Jirahgorgon ceto , особенно в отношении его жевательного аппарата. Исследование выявило необычное сочетание примитивных и производных признаков, которые помогают объяснить, как функционировал этот хищник.

В нёбной области черепа имеются два V-образных выступа на нёбных костях, на каждом из которых расположено 11 конических зубов, загнутых назад. Кроме того, крыловидные кости, расположенные в задней части нёба, содержат по семь зубов каждая. В общей сложности это животное имело более 40 зубов на нёбе — примитивную особенность, утраченную у более развитых горгонопсидов.

Это животное было лучше приспособлено для нанесения глубоких и мощных укусов, чем для разрезания и измельчения пищи во рту, что соответствует стратегии крупных современных хищников, убивающих свою добычу одним смертельным укусом.

Исследование предполагает, что переход к поперечно расширенным отросткам, оптимизированным для приложения силы, начался на ранних этапах эволюции горгонопсидов и был отделен от редукции нёбных зубов. Это означает, что улучшение способности к укусу не обязательно сопровождалось потерей нёбных зубов, процессом, который произошел позже в эволюции этой группы.

Открытие Jirahgorgon ceto дополняет другие недавние находки, которые переписывают раннюю историю терапсидов — группы, включающей предков млекопитающих. В 2024 году испанская группа описала горгонопсиса на острове Майорка, который может датироваться ранним пермским периодом, примерно 280 миллионов лет назад, что позволяет предположить, что эти животные возникли в экваториальных широтах.

Новая южноафриканская окаменелость, наряду с Phorcya dubei, демонстрирует, что на Гондване, южном суперконтиненте, крупные горгонопсиды существовали уже в среднем пермском периоде.

Таким образом, нижние отложения формации Абрахамскраал , как отмечается в статье, документируют ключевой этап экологических и морфологических инноваций . Эти находки заполняют важный временной и морфологический пробел между базальными горгонопсианскими таксонами среднего пермского периода и высокоразвитыми рубиджеинами позднего пермского периода.

Исследователи уже работают над новыми направлениями исследований, вытекающими из этой находки. Второй экземпляр, каталогизированный как BP/1/9301, также из того же стратиграфического уровня, демонстрирует сходство с Jirahgorgon ceto и станет предметом детального изучения в будущем.

Команда также планирует продолжить исследования в зонах Eodicynodon и Tapinocephalus в поисках нового материала. В заключение исследования отмечается, что, по всей видимости, будущие работы по сбору образцов в зонах Eodicynodon и Tapinocephalus предоставят дополнительный материал, который, вместе с изображениями высокого разрешения и расширенными филогенетическими наборами данных, позволит уточнить раннюю эволюционную историю и темпы морфологической диверсификации внутри клады Gorgonopsia.

Благодаря этому открытию эволюционное древо ближайших родственников млекопитающих пополнилось новой ветвью и новой датой возникновения гигантизма среди самых ранних наземных хищников, что еще раз демонстрирует, что ископаемые находки из южноафриканского Кару еще многое могут рассказать об истории жизни на Земле.