Ископаемое возрастом 250 миллионов лет раскрыло тайну эволюции слуха
Палеонтологи из Чикагского университета (США) совершили открытие, отодвигающее истоки уникального слуха млекопитающих вглубь истории почти на 50 миллионов лет. Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, основано на анализе окаменелости древнего предка млекопитающих — цинодонта Thrinaxodon liorhinus, жившего 250 миллионов лет назад в раннем триасовом периоде.
Уникальность слуха современных млекопитающих, включая человека, обеспечивается строением среднего уха с барабанной перепонкой и системой трёх слуховых косточек (молоточек, наковальня, стремечко), способных воспринимать широкий диапазон громкости и частот. Ранее считалось, что эта система начала формироваться значительно позже. Однако трёхмерное моделирование и биомеханический анализ черепа и челюсти Thrinaxodon показали иное.
Учёные использовали компьютерную томографию ископаемого и инженерное программное обеспечение для создания симуляций. Они смоделировали, как кости черепа и челюсти животного вибрировали бы в ответ на звуковые волны разной частоты и давления. Это позволило проверить гипотезу, выдвинутую анатомом Эдгаром Аллином ещё в 1975 году. Он предположил, что у Thrinaxodon могла существовать ранняя форма барабанной перепонки, натянутой на крючкообразный вырост (квадратно-суставной кости) нижней челюсти, к которой у ранних цинодонтов ещё были прикреплены слуховые косточки.
Новое исследование с помощью современных технологий подтвердило эту догадку. Моделирование, учитывающее не только костные структуры, но и вероятные параметры мягких тканей, взятые у современных животных, показало, что даже при слуховых косточках, ещё не отделённых от челюсти, такая система работала эффективно. Она представляла собой эволюционный переходный этап от примитивного слуха через костную проводимость (когда вибрации передаются через кости черепа и челюсти) к более совершенному «тимпаническому» слуху с барабанной перепонкой.
По консервативным оценкам исследователей, Thrinaxodon мог воспринимать звуки в диапазоне примерно от 38 до 1243 герц, с наибольшей чувствительностью на частоте около 1000 герц при уровне звукового давления в 28 децибел. Этот диапазон, сравнимый с низкими и средними частотами человеческой речи, позволял животному лучше ориентироваться в окружающей среде, находить добычу, избегать хищников и, возможно, общаться с сородичами. Таким образом, архитектура слуха, характерная для современных млекопитающих, начала складываться гораздо раньше, чем предполагалось, ещё до появления первых динозавров.