Высокоразвитый слух стал одним из ключевых факторов успеха млекопитающих в ходе их эволюции. Современные млекопитающие используют среднее ухо, состоящее из барабанной перепонки и миниатюрных косточек, позволяющее воспринимать широкий диапазон звуков разной интенсивности. Вероятно, этот дар обеспечивал ночным видам преимущества перед доминирующими динозаврами, пишет ScienceDaily.
Недавно ученые из Чикагского университета получили новую информацию, свидетельствующую о том, что высокоэффективный слух появился намного раньше, чем считалось ранее. Исследуя подробно сохранившийся череп и нижнюю челюсть Thrinaxodon liorhinus — древнего предшественника млекопитающих, обитавшего примерно 250 млн лет назад, специалисты использовали методы компьютерной томографии и инженерного моделирования. Результаты показали, что у Thrinaxodon, возможно, существовала крупная барабанная перепонка, эффективно воспринимающая воздушные колебания, что означает возникновение подобного механизма слуха на десятки миллионов лет раньше прежних оценок.
Thrinaxodon относился к классу цинодонтов — переходных форм между рептилиями и современными млекопитающими, существовавших в раннем триасовом периоде. Среди характерных черт цинодонтов выделяются особые зубы, усовершенствованное небо и дыхательная система, признаки теплокровности и шерстяного покрова. У примитивных представителей группы кости среднего уха оставались частью нижней челюсти. Лишь позднее произошло разделение этих костей и сформировалось привычное ныне строение среднего уха, существенно улучшившее чувствительность слуха.
Примерно полвека назад палеонтолог Эдгар Аллин предложил теорию, согласно которой цинодонты вроде Thrinaxodon имели мембрану, растянутую вдоль крючкообразной части челюсти, аналогичную современной барабанной перепонке. Ранее ученые предполагали, что подобные существа воспринимали звук главным образом путем костной проводимости, ощущая вибрации земли. Гипотеза Аллина казалась интересной, но практических способов ее подтверждения долгое время не существовало.
Современные технологии визуализации произвели революцию в палеонтологии, позволяя получать исчерпывающие сведения из ископаемых образцов без повреждений. Команда ученых провела высокоточное сканирование образца Thrinaxodon из музея в Калифорнии, создав точную трехмерную модель головы и нижней челюсти. Для дальнейшего анализа использовалась программа Strand7, предназначенная для расчетов методами конечных элементов. Такой подход позволил оценить реакцию структуры черепа и челюсти на воздействие разных уровней шума и частоты колебаний.
Ученые установили, что наличие большой мембраны в месте сочленения челюстной кости у Thrinaxodon существенно повысило бы способность воспринимать передаваемые по воздуху звуки. Размер и конфигурация моделируемой мембраны приводили к сильным резонансным колебаниям, достаточным для стимуляции нервных клеток и распознавания широкого спектра звуковых волн. Хотя вибрационное восприятие, основанное на работе челюсти, вероятно, также играло важную роль, барабанная перепонка отвечала за большую часть слуха животного.
Таким образом, новое исследование подтверждает существование продвинутых механизмов слуха у предков млекопитающих задолго до появления современного строения среднего уха.
Ранее ученые обнаружили окаменелости с удивительной детализацией: им 340 млн лет.
