Картографування радіоактивної щільності дозволило вивчати кісткові пластини під шкірою ящірок, що нагадують кольчугу (ФОТО)
Варани (гоанни) в Австралії — одні з найвідоміших рептилій на континенті. Їхній рід не тільки пережив масове вимирання, що поклало край пануванням нептахових динозаврів, а й дав початок найбільшим сучасним ящіркам на Землі.
Сьогодні ці грізні істоти блукають лісами та чагарниками, клацаючи язиком на ходу.
Нове дослідження, опубліковане в «Зоологічному журналі Ліннеївського товариства», заглядає під їхню шкіру. Вперше виявлено приховані кісткові структури, які можуть бути ключем до еволюційного успіху варана в Австралії.
Важливий орган
Шкіра — орган, необхідний для виживання. У деяких тварин вона включає шар кісткових пластин, розташованих між шкірною тканиною. Згадайте схожі на броню пластини у крокодилів чи броненосців: це остеодерми.
Їхні розміри варіюються від мікроскопічних до величезних, і найбільш вражаючим прикладом є задні пластини стегозавра.
Ми лише починаємо розуміти ці загадкові структури. Остеодерми можна знайти у тварин, які жили до 380 мільйонів років тому. Це означає, що ці кісткові пластини могли еволюціонувати незалежно, подібно до того, як активний політ у птахів, птерозаврів і кажанів.
Але яке їхнє призначення? Хоча перевага польоту незаперечна, для остеодерм це не так очевидно.
Найбільш очевидним плюсом є захист тварини від травм. Однак остеодерми можуть виконувати набагато ширші функції.
У крокодилів, наприклад, вони беруть участь у терморегуляції, у русі і навіть забезпечують організм кальцієм під час відкладання яєць. Саме взаємодія цих маловивчених функцій довгий час ускладнювало визначення того, як і чому еволюціонували остеодерми.
Передова технологія
Щоб вирішити цю загадку, нам довелося повернутись до витоків.
Дивно, але досі наука навіть не дійшла єдиної думки про те, які види мають остеодерми. Тому ми зібрали міжнародну команду фахівців для проведення першого масштабного дослідження остеодерм у ящірок та змій.
Ми вивчали зразки з наукових колекцій таких закладів, як Музей природної історії Флориди, Музей природної історії у Берліні та Музеї Вікторії.
Однак невдовзі ми виявили, що це пов’язано із труднощами. По-перше, наявність остеодерм може істотно відрізнятися в особин одного виду. По-друге, немає гарантії, що остеодерми добре збереглися у всіх особин.
Найголовніше, вони знаходяться глибоко у шкірних тканинах і невидимі неозброєним оком. Традиційно їхнє виявлення означало знищення зразка.
Натомість ми звернулися до мікрокомп’ютерної томографії (мікро-КТ) — методу візуалізації, схожому на медичну КТ, але з набагато вищою роздільною здатністю. Це дозволило нам вивчати навіть найдрібніші анатомічні структури, зберігаючи при цьому наші зразки цілими.
Використовуючи тривимірні моделі, створені на комп’ютері, ми досліджували тіла ящірок та змій з усього світу у цифровому форматі. Використовуючи дані з раніше опублікованих робіт, ми опрацювали майже 2000 таких зразків у пошуках остеодермів.
Щоб проілюструвати наші результати, ми розробили метод, який називається картографуванням радіоактивної щільності, яке візуально виділяє розташування кісткових структур в організмі.
Вперше у нас є повний каталог, який показує, де можна знайти остеодерми у цій великій та різноманітній групі; Це стане основою для майбутніх досліджень.
Не лише анатомічний інтерес
Те, що ми дізналися, виявилося несподіваним. Вважалося, що остеодерми є лише у небагатьох сімейств ящірок. Однак ми зіткнулися з ними майже вдвічі частіше, ніж передбачалося.
Насправді наші результати показують, що остеодерми в тій чи іншій формі є майже у половини всіх ящірок.
Наше вражаюче відкриття стосувалося гоан. Вчені вивчають таких варанів понад 200 років. Довгий час вважалося, що у них відсутні остеодерми, крім рідкісних випадків, наприклад, комодський варан.
Тому ми ще більше здивовані, виявивши раніше не описані остеодерми у 29 австрало-папуаських видів, збільшивши їх загальну відому поширеність у п’ять разів.
Це не просто анатомічний курйоз. Тепер, коли ми знаємо, що у австралійських гоан є остеодерми, це відкриває нові захоплюючі перспективи для подальших досліджень. Це пов’язано з цікавою біогеографічною історією гоан: коли вони вперше з’явилися в Австралії близько 20 мільйонів років тому, їм довелося адаптуватися до нових, суворих умов.
Якби остеодерми у гоан з’явилися приблизно в цей час — можливо, через нові умови їхнього проживання — ми б отримали ключ до розуміння функцій та еволюції цих загадкових кісткових структур.
Можливо, ми не тільки знайшли ключ до нерозказаного розділу в історії варанів, але й змогли б покращити наше розуміння еволюційних сил, які сформували унікальні австралійські рептилії такими, якими ми їх знаємо сьогодні.