11 ноября 2014 г.

Черепаха-археоптерикс раскрыла секрет уникального дыхания

Трехмерная реконструкция внутренностей черепахи Chelydra serpentina.
Белым цветом показан скелет, голубым – легкие, красным (розовым) –
дыхательная мускулатура.

Давно уже интригующая ученых тайна возникновения уникальной дыхательной системы черепах была недавно раскрыта африканским палеонтологом Тайлером Лайзоном благодаря окаменелостям древних рептилий из пермской формации Карру.

Как известно, большинство наземных позвоночных дышат благодаря циклическим расширениям и сужениям грудной клетки. Межреберные мышцы, попеременно то раздвигающие ребра, то сжимающие их обратно, действуют подобно насосу, накачивая атмосферный воздух в легкие, а затем выжимая отработанную газовую смесь наружу.

Однако у черепах, по понятным причинам, эта схема работать не может – ведь их ребра слились в единый жесткий панцирь и шевелиться не способны в принципе. Зато внутри тела черепахи расположена широкая брюшная мышца, действующая наподобие диафрагмы человека, то есть как поршень, движения которого заменяют расширения и сжатия грудной клетки.

Когда и как возник этот уникальный механизм дыхания? Очевидно, его эволюция была непосредственно связана с появлением панциря, но, к сожалению, этой фразой до последнего времени и исчерпывались познания палеонтологов об истории эволюции дыхательной мускулатуры черепах. Существенно продвинуться в данном вопросе удалось доктору Тайлеру Лайзону из университета Витватерсранда.

"Кажется довольно ясным, что панцирь черепахи и ее дыхательный механизм развивались в тандеме, но что из них возникло раньше? Это немного похоже на дилемму яйца и курицы", – отметил он. Внимательно изучив анатомию и гистологию современных черепах, а также богатые сборы южноафриканских предков черепах из пермского периода, палеонтолог вместе с коллегами пришел к выводу, что дыхательный аппарат, подобный современному, имелся уже у раннего предка черепах Eunotosaurus africanus, жившего 260 млн лет назад. До появления полноценного панциря между тем оставалось еще по меньшей мере 50 млн лет.

В своей работе Лайзон показал, что эунотозавр заполняет морфологический разрыв между ранними сухопутными рептилиями и специализированными настоящими черепахами, являясь своего рода археоптериксом среди черепах. Как ему удалось выяснить, на первых этапах эволюции черепахового плана строения тела происходили постепенное увеличение жесткости стенки тела за счет расширения ребер и одновременное разделение функций между ребрами и брюшной дыхательной мускулатурой. Когда кости ребер расширились и сковали тело прочным панцирем, они уже не годились для дыхания, обеспечение которого полностью легло на мышцы живота.

"Впервые описанный в 1892 году, Eunotosaurus является одним из самых ранних предков черепах. Имеется порядка 50 их образцов из формации Карру, отличающихся многообразием и многочисленностью. Тот факт, что мы находим Eunotosaurus в самых глубоких слоях формации, говорит о том, что более ранних предков черепах нам еще предстоит открыть", – отметил соавтор исследования и коллега Лайзона по университету, профессор Брюс Рабидж.

Теперь Лайзон планирует сосредоточиться на исследовании причин, по которым ребра черепах начали расширяться. "Этот процесс является первым шагом в общем повышении жесткости стенки тела у базальных черепах, который в конечном итоге приводит к появлению полноценного панциря и уникального способа дыхания. Мы планируем изучить этот ключевой аспект, чтобы лучшее понимать, почему ребра начали расширяться", – пообещал африканский ученый.

Популярные сообщения за последние 30 дней

археологи (3004) Россия (2808) музей (1098) археология (806) раскопки (730) Украина (448) палеонтологи (445) университет (405) Крым (399) Китай (369) Египет (328) археолог (298) артефакты (289) США (241) Израиль (239) Греция (194) выставка (187) Италия (179) археологические раскопки (176) Турция (164) Германия (160) Мексика (147) монеты (143) Испания (141) Казахстан (140) Америка (138) Беларусь (137) ЮНЕСКО (134) Европа (131) Москва (130) Англия (121) Великобритания (120) Франция (119) храм (118) динозавры (113) экспедиция (113) памятник (112) черные археологи (112) Африка (110) Иерусалим (106) Керчь (106) артефакт (106) гробница (105) Перу (104) курган (104) золото (99) Алтай (97) Новгород (97) антропология (95) памятники (93) конференция (91) история (83) пещера (82) Сибирь (81) мамонт (81) реставрация (81) крепость (80) фараон (79) палеонтология (78) захоронение (77) подводная археология (77) Азербайджан (76) Канада (76) корабль (74) палеонтолог (74) некрополь (72) Рим (70) антропологи (70) Австралия (67) Монголия (67) монастырь (65) Киев (63) Япония (63) мумия (63) Узбекистан (54) памятники культуры (54) Кремль (53) Армения (52) Петербург (50) Великий Новгород (49) Урал (49) Севастополь (48) пирамида (48) черные копатели (48) Калининград (46) этнография (46) находка (44) неандертальцы (44) черная археология (44) Челябинск (43) бронзовый век (43) Грузия (42) заповедник (42) Ростов (41) книга (41) Новосибирск (40) Санкт-Петербург (39) древняя история (37) мозаика (37) майя (35) Одесса (34) Атлантида (33) Ирак (33) Стоунхендж (32) Золотая Орда (31) Иркутск (31) Каир (31) Кипр (28) архитектура (28) коллекция (28) церковь (28) Луксор (27) Тутанхамон (27) Эрмитаж (27) Воронеж (26) Екатеринбург (26) Казань (26) Афины (25) Волгоград (25) Древний Рим (24) Мехико (24) Башкирия (23) Владивосток (23) Днепропетровск (23) Нью-Йорк (23) Кавказ (22) Симферополь (22) наследие (22) Ульяновск (21) геофизика (21) останки (20) черный археолог (20) институт (19) неандерталец (19) дольмен (18) Липецк (17) Наполеон (17) Калифорния (16) Кубань (16) Палестина (16) Колизей (15) Краснодар (15) Аркаим (14) Юкатан (14) этнология (14) Иордания (13) Кембридж (13) Оксфорд (13) Астана (11) Минск (11) катастрофа (11) княгиня Ольга (10) черный копатель (10) Клеопатра (9) конкурс (9) ИППО (8) Радонеж (8) Черное море (8) Чингис Хан (8) дайвинг (8) Пантикапей (7) Вторая Мировая Война (6) генетика (6) античность (5)