Дослідження пояснює часту еволюцію шаблезубів у хижаків

10 січня 2025 р. 18:51

10 січня 2025 р. 18:51

У доісторичних екосистемах різні групи хижаків неодноразово розвивали довгі, вузькі, лезоподібні ікла — так звані «шаблі». Ця особливість притаманна найвідомішим шаблезубам, наприклад смілодону (або «шаблезубому тигру»). Нове дослідження , опубліковане в Current Biology , дає глибше розуміння того, як саме та чому ці надзвичайні зуби виникали знову і знову протягом історії ссавців.

Шаблезуби як приклад конвергентної еволюції

Той факт, що подібні «шаблі» виникали в декількох віддалених групах, учені називають конвергенцією: коли несхожі між собою види незалежно набувають аналогічних ознак. Упродовж останніх 265 мільйонів років відомо щонайменше п’ять окремих еволюційних ліній, які розвинули шаблезубість. Це траплялося в рептилій, схожих на ссавців (горгонопсиди), у «хибних» шаблезубих кішок (наприклад, Barbourufelis), а також у сумчастих родичів, як-от Thylacosmilus.

Найвідомішим із шаблезубих хижаків залишається смілодон ( Smilodon fatalis ). Цей вид мешкав на території обох Америк і зник відносно нещодавно — приблизно 10 тисяч років тому. Особливість, яка вирізняє усіх шаблезубих, — це вкрай видовжені й загнуті ікла, стиснуті з боків, на відміну від конічних іклів сучасних левів і тигрів.

Як вони полювали?

Попри широкий спектр відомих викопних решток, точний спосіб полювання шаблезубих тривалий час викликав суперечки. Нині переважає думка, що вони спеціалізувалися на великій здобичі, атакуючи м’які тканини шиї та горла за допомогою потужних м’язів шиї й надзвичайно гострих іклів. Тобто «шаблі» слугували ефективним інструментом для швидкого завдання смертельних ран.

На підтвердження цього існували гіпотези, проте вчені прагнули відповісти на два ключові питання:

Перевірка ефективності та міцності зубів

Дослідження в Current Biology дає змогу зрозуміти, наскільки шаблезуби були «функціонально оптимальними». Тобто чи справді вони забезпечували ідеальне співвідношення між здатністю проколювати плоть і стійкістю проти ламання?

Для цього автори:

Результати свідчать: чим більш шаблеподібний і вигнутий ікло, тим ефективніше він проколює, водночас підвищується ризик поломки за сильних навантажень.

Широка палітра шаблезубих форм

Традиційно вважалося, що шаблезубі поділяються лише на дві «категорії»:

• «Кинджальні» (дуже довгі й тонкі ікла),
• «Ятаганні» (коротші, але стиснуті з боків).

Однак аналіз показує безперервний спектр форм іклів, від екстремальних (Smilodon, Barbourofelis, Hopolophoneus) до менш драматичних (Dinofelis, Nimravus). При цьому:

• Екстремальні шаблезуби отримують максимум у проколюванні, але їхня міцність нижча.
• Менш екстремальні зберігають кращий «баланс» між гостротою та міцністю, що дає змогу застосовувати різноманітнішу тактику полювання.

Усе це свідчить про набагато ширший спектр екологічних ніш для шаблезубих, ніж гадали раніше. Різні види могли полювати по-різному і на різну здобич.

Чому шаблезуби зникли?

Еволюція часто йде шляхом спеціалізації: певні риси розвиваються, щоби максимально полегшити доступ до їжі, уникнути хижаків чи вдало розмножуватися. Проте надмірна спеціалізація може зробити вид вразливішим до змін середовища. Так сталося й із шаблезубими: потужна зброя виявилася одночасно їхньою найбільшою перевагою та потенційною слабкістю. Якщо екосистеми швидко змінюються й пропадає типова здобич, спеціалізовані мисливці ризикують не пережити період екологічних зрушень.

Шаблезубі принципи для сучасної техніки

Узагальнені результати дослідження виходять далеко за межі палеонтології. Вони демонструють, як природа «конструює» ефективні рішення, які балансують між двома важливими критеріями — точністю (гостротою) та надійністю (здатністю витримувати навантаження).

Ці ж принципи вже використовуються і в інженерії, і в дизайні технологій:

• Медичні голки й скальпелі мають бути достатньо гострими, щоб легко проникати в тканини, але водночас міцними, аби не ламатися.
• Промислові леза та ріжучі інструменти постійно «шукають» компроміс між швидкістю різання та стійкістю до зношування.

Таким чином, дослідження шаблезубих хижаків може підказати інженерам, як досягати максимального ефекту з мінімальною втратою міцності. Природа через мільйони років експериментів з формою й матеріалом «підказує» нам, як досягти функціонального «ідеалу». А надзвичайні зуби смілодонів і їхніх родичів залишаються яскравим прикладом того, як еволюція, керуючись відбором, прокладала неповторні шляхи до досконалої хижої зброї.

Наука