Исследователи во главе с Бристольским университетом показывают, что самые ранние челюсти в летописи окаменелостей были пойманы в результате компромисса между максимальной силой и скоростью.
Почти все позвоночные относятся к челюстным позвоночным, в том числе и человек, впервые появившиеся более 400 миллионов лет назад и отличающиеся челюстями с зубами. Своим эволюционным успехом люди обязаны эволюции челюстей, которые позволили животным перерабатывать более разнообразные продукты.
Челюсти произошли от жаберных дуг, ряда структур у рыб, которые поддерживают их жабры. Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science Advances , исследует, как дышащая структура стала кусающей структурой. Для этого исследователи из Бристольской школы наук о Земле собрали данные о формах ископаемых челюстей во время их ранней эволюции и математические модели, чтобы охарактеризовать их. Эти модели позволили команде экстраполировать широкий спектр теоретических форм челюстей, которые могли быть исследованы первыми эволюционирующими челюстями. Эти теоретические челюсти были проверены на прочность — насколько вероятно, что они сломаются во время укуса, и на их скорость .— насколько эффективно они могут открываться и закрываться. Эти две функции находятся в компромиссе — это означает, что увеличение силы обычно означает уменьшение скорости или наоборот.
Сравнение реальной и теоретической форм челюстей показало, что эволюция челюстей была ограничена формами, которые имеют максимально возможную скорость и силу. В частности, самые ранние челюсти в наборе данных были чрезвычайно оптимальными, и некоторые группы со временем отошли от этого оптимума. Эти результаты показывают, что эволюция прикуса была очень быстрой.
Уильям Дикин, доктор философии. студент Бристольского университета и ведущий автор, сказал: «Челюсти являются чрезвычайно важной особенностью челюстноротых — или челюстных ртов. Они не только чрезвычайно широко распространены, но почти все существа, которые их имеют, используют их одинаково — для хватать пищу и обрабатывать ее Это больше, чем можно сказать о руке, ноге или хвосте, которые можно использовать для самых разных целей.
«Это делает челюсти чрезвычайно полезными для всех, кто изучает эволюцию функций. Очень разные челюсти очень разных животных могут быть протестированы аналогичным образом. Здесь мы показали, что исследования большого количества челюстей с использованием теоретической морфологии и адаптивных ландшафтов для захвата разнообразия в функциях, может помочь пролить свет на эволюционные вопросы».
Филип Донохью, профессор палеобиологии в Бристоле и соавтор исследования, сказал: «Самые ранние челюстные позвоночные имеют челюсти всех форм и размеров, что, как долгое время считалось, отражает адаптацию к различным функциям. Наше исследование показывает, что большая часть этих вариаций была одинаково оптимальны для силы и скорости, что делает их грозными хищниками».
Эмили Рэйфилд, также профессор палеобиологии в Бристоле и соавтор исследования, добавила: «Новое программное обеспечение, разработанное Уиллом для анализа эволюции челюстных позвоночных, уникально. Оно позволяет нам отображать пространство дизайна ключевых анатомических инноваций. , как челюсти, и определить их функциональные свойства. Мы планируем использовать его для раскрытия многих других тайн эволюционной истории».