Как киты и дельфины адаптировали позвоночник для жизни в воде

Исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает, как позвоночник китообразных (китов, дельфинов и морских свиней) был реорганизован при переходе их предков с суши в воду около 53 миллионов лет назад.

Ключевые выводы:

• Позвоночник китообразных оказался сильно регионализован, несмотря на внешне более однородную форму позвонков по сравнению с наземными млекопитающими.
• Характер этой регионализации радикально отличается от такового у наземных родственников.
• Учёные предложили «Гипотезу вложенных регионов»: позвоночник делится на прекаудальный и каудальный сегменты, каждый из которых содержит модули, общие для всех китообразных (шейный, переднегрудной, грудопоясничный, заднепоясничный, хвостовой, стебельковый и плавниковый). Эти модули, в свою очередь, подразделяются на регионы (от 6 до 9), что варьируется у разных видов.

Методология:

• Для анализа использовали новый вычислительный метод MorphoRegions (публично доступный R-пакет), способный работать с большим количеством позвонков (у некоторых видов их почти 100).
• Проанализировали 139 образцов от 62 видов (две трети ныне живущих), измерив в общей сложности 7500 позвонков из музейных коллекций.

Связь со средой обитания и скоростью:

• Виды, живущие в открытом океане (оффшор), имеют больше позвонков, больше регионов и более высокую скорость резкого броска.
• Виды, обитающие в реках и заливах (ближе к берегу), имеют меньше позвонков и регионов, но их регионы сильнее отличаются друг от друга, что, вероятно, обеспечивает большую манёвренность.

Значение:

Исследование напрямую связывает перестройку позвоночника с водной средой, а его организацию — со средой обитания и плавательными характеристиками современных животных. Это создаёт основу для изучения плавательных способностей ископаемых китов и понимания эволюционного перехода позвоночника от опорной структуры на суше к органу генерации тяги в воде.