Новое исследование изучает костные пластины под кожей ящериц, напоминающие кольчугу, — и их множество

Вараны (гоанны) в Австралии — одни из самых известных рептилий на континенте. Их род не только пережил массовое вымирание, положившее конец господству нептичьих динозавров, но и дал начало самым крупным современным ящерицам на Земле.

Сегодня эти грозные существа бродят по лесам и кустарникам, щелкая языком на ходу.

Новое исследование, опубликованное в «Зоологическом журнале Линнеевского общества», заглядывает под их кожу. Впервые выявлено скрытые костные структуры, которые могут быть ключом к эволюционному успеху варана в Австралии.

Важный орган

Кожа — орган, необходимый для выживания. У некоторых животных она включает в себя слой костных пластин, расположенных между кожной тканью. Вспомните похожие на броню пластины у крокодилов или броненосцев: это остеодермы.

Их размеры варьируются от микроскопических до огромных, и самым впечатляющим примером являются задние пластины стегозавра.

Мы только начинаем понимать эти загадочные структуры. Остеодермы можно обнаружить у животных, которые жили до 380 миллионов лет назад. Это означает, что эти костные пластины могли эволюционировать независимо, подобно тому, как активный полёт у птиц, птерозавров и летучих мышей.

Но каково их предназначение? Хотя преимущество полёта неоспоримо, для остеодерм это не так очевидно.

Наиболее очевидным плюсом является защита животного от травм. Однако остеодермы могут выполнять гораздо более широкие функции.

У крокодилов, например, они участвуют в терморегуляции, в движении и даже снабжают организм кальцием во время откладывания яиц. Именно взаимодействие этих малоизученных функций долгое время затрудняло определение того, как и почему эволюционировали остеодермы.

Передовая технология

Чтобы решить эту загадку, нам пришлось вернуться к истокам.

Удивительно, но до сих пор наука даже не пришла к единому мнению о том, у каких видов есть остеодермы. Поэтому мы собрали международную команду специалистов для проведения первого масштабного исследования остеодерм у ящериц и змей.

Мы изучали образцы из научных коллекций таких учреждений, как Музей естественной истории Флориды, Музей естественной истории в Берлине и Музеи Виктории.

Однако вскоре мы обнаружили, что это сопряжено с трудностями. Во-первых, наличие остеодерм может значительно различаться у особей одного вида. Во-вторых, нет гарантии, что остеодермы хорошо сохранились у всех особей.

Самое главное, они находятся глубоко в кожных тканях и невидимы невооруженным глазом. Традиционно их обнаружение означало уничтожение образца.

Вместо этого мы обратились к микрокомпьютерной томографии (микро-КТ) – методу визуализации, похожему на медицинскую КТ, но с гораздо более высоким разрешением. Это позволило нам изучать даже мельчайшие анатомические структуры, сохраняя при этом наши образцы в целости и сохранности.

Используя трёхмерные модели, созданные на компьютере, мы исследовали тела ящериц и змей со всего мира в цифровом формате. Используя данные из ранее опубликованных работ, мы обработали почти 2000 таких образцов в поисках остеодерм.

Чтобы проиллюстрировать наши результаты, мы разработали метод, называемый картографированием радиоактивной плотности, которое визуально выделяет расположение костных структур в организме.

Впервые у нас есть полный каталог, показывающий, где можно найти остеодермы в этой большой и разнообразной группе; Это послужит основой для будущих исследований.

Не только анатомический интерес

То, что мы обнаружили, оказалось неожиданным. Считалось, что остеодермы есть лишь у небольшого числа семейств ящериц. Однако мы столкнулись с ними почти вдвое чаще, чем предполагалось.

На самом деле, наши результаты показывают, что остеодермы в той или иной форме есть почти у половины всех ящериц.

Наше самое поразительное открытие касалось гоанн. Ученые изучают таких варанов более 200 лет. Долгое время считалось, что у них отсутствуют остеодермы, за исключением редких случаев, например, комодский варан.

Поэтому мы были ещё больше удивлены, обнаружив ранее не описанные остеодермы у 29 австрало-папуасских видов, увеличив их общую известную распространённость в пять раз.

Это не просто анатомический курьёз. Теперь, когда мы знаем, что у австралийских гоанн есть остеодермы, это открывает новые захватывающие перспективы для дальнейших исследований. Это связано с интересной биогеографической историей гоанн: когда они впервые появились в Австралии около 20 миллионов лет назад, им пришлось адаптироваться к новым, суровым условиям.

Если бы остеодермы у гоанн появились примерно в это время — возможно, из-за новых условий их обитания — мы бы получили ключ к пониманию функций и эволюции этих загадочных костных структур.

Возможно, мы не только нашли ключ к нерассказанной главе в истории гоанн, но и смогли бы улучшить наше понимание эволюционных сил, сформировавших уникальных австралийских рептилий такими, какими мы их знаем сегодня.