Ученым до конца не ясно, как у китообразных появился «встроенный сонар», позволяющий им ориентироваться и охоться в темноте под водой. Новое исследование раскрыло ранее неизвестные детали о развитии этой способности у предков зубатых китов и дельфинов.
В отсутствие наружных слуховых органов зубатые киты и дельфины пользуются эхолокацией. Издавая высокочастотные звуки, которые отражаются от объектов, они получают информацию об окружающем пространстве.
Череп и мягкие ткани рядом и внутри дыхала (дыхательного отверстия) у этих морских млекопитающих имеют асимметричное строение, то есть их размер с одной стороны больше, чем с другой. Благодаря такому «перекосу» дельфины могут производить ультразвуковые сигналы. В то же время заполненная жиром нижняя челюсть проводит звуковые волны во внутреннее ухо животных, что обеспечивает направленный слух — способность определять, откуда доносятся звуки.
В новой работе, опубликованной в журнале Diversity, профессор Нью-Йоркского технологического института Джонатан Гейслер (Jonathan Geisler) и палеонтолог Роберт Бессенекер (Robert Boessenecker) из Музея палеонтологии Калифорнийского университета (США) пролили свет на то, как во время эволюции формировался этот сложный аппарат.
Исследователи изучили обширную коллекцию окаменелых останков древних морских млекопитающих из парвотряда зубатых китов (Odontoceti), принадлежащих к семейству Xenorophidae. Среди рассмотренных образцов — черепа и скелеты двух вымерших видов дельфинов под названием Xenorophus sloanii и Xenorophus simplicidens. Это одни из самых примитивных представителей Odontoceti, к которым также относятся все ныне живущие зубатые киты и дельфины, обладающие эхолокацией.
Ученые полагают, что Xenorophus были довольно крупными животными длиной около трех метров и внешне напоминали современных дельфинов. Они водились в водах восточной части Северной Америки 25-30 миллионов лет назад и, вероятно, питались рыбой, морскими черепахами и мелкими морскими млекопитающими.
Подобно существующим сегодня зубатым китам, для Xenorophus была характерна асимметрия в районе дыхала. Также у них наблюдалось искривление и смещение рострума (так называют заостренный «клюв», или «нос», дельфина) на несколько градусов влево. Из предыдущих исследований, посвященных другим древним китам (археоцетам), известно, что такой «изгиб» может быть связан с асимметричным расположением жировой ткани в челюсти, повышающим способность к направленному слуху.
Xenorophus в этом плане продвинулись еще на шаг вперед. Жировое тело в нижней челюсти, которое играло ту же роль, что наружные уши у наземных млекопитающих, у этих животных располагалось под углом. Вкупе с «изгибом» рострума это еще больше усиливало направленный слух. Такая особенность строения, вероятно, служила той же цели, что и асимметричное расположение ушей сов, которые способны по звуку точно определить местоположение добычи.
«Подобная асимметрия встречается и у других древних китов, но у Xenorophus она выражена сильнее всего среди всех китов, дельфинов и морских свиней, как у живущих ныне, так и вымерших», — подчеркнул Роберт Бессенекер.
Ученый добавил, что, в отличие от асимметрии относительно дыхала, которая заметна как у современных зубатых китов, так и у Xenorophus и других сородичей, «изгиб» рострума сегодня уже не наблюдается. Это говорит о том, что в Xenorophus заключается важная часть головоломки, позволяющая понять, как развивалась способность к эхолокации у китов и дельфинов.