Самые приспособляемые к окружающей среде существа на Земле - аллигаторы. Они быстро адаптируются к различным факторам - таким, как влажность и состав воздуха. Поместив детенышей аллигатора в различные условия, ученые сумели ответить на вопрос: как динозавры смогли стать доминирующими существами на нашей планете.
230 миллионов лет назад те и другие, имея общих предков, разделились на два различных семейства.
В то время процентное содержание кислорода в атмосфере Земли составляло всего 12, что вдвое меньше, чем в настоящее время, и всем обладателям легких было непросто. Динозавры эволюционировали в огромных многотонных монстров, которые пережили пик своего величия и вымерли. Их кузены крокодилы, напротив, практически не менялись со временем, сохраняя размеры и форму, и благополучно дожили до наших дней, несмотря на интенсивные колебания содержания кислорода в атмосфере.
«Аллигаторы сделали что-то правильное для своего выживания, - говорит палеобиолог Томаш Оверкович. - И наша задача найти лежащий в основе этого правильного действия механизм. Они пережили гипоксию и гипероксию (нехватку кислорода и его избыток), они являются одними из старейших живых существ на Земле и распространены везде, где есть подходящие климатические условия. Ни одно другое позвоночное животное не может сравниться с ними в этом». Как они это сделали? Как развивались их братья-динозавры, чтобы пережить падение и рост содержания кислорода в воздухе? Для ответа на эти вопросы научная группа из университета Калифорния-Ирвин под руководством Томаша Оверковича поставила эксперимент. Ученые поместили три группы яиц аллигатора в различные среды с содержанием кислорода в 12, 21 и 30 процентов.
Из кладки яиц, содержавшейся в воздухе с нехваткой кислорода, крокодильчики родились с рыхлыми и мягкими животами, в то время как в остальных двух группах появились на свет обычные рептилии. Далее, по мере роста, различия стали проявляться еще больше. Так, у тех малышей, которые испытывали нехватку кислорода, на третьем месяце жизни объем легких и сердец оказались больше, чем у других аллигаторов. С другой стороны, они выросли небольшими, и их вес был меньше, чем у собратьев. Подобная разница объясняется тем, что в условиях с дефицитом кислорода живому существу требуется больше энергии метаболизма для выделения столь необходимого газа, и лишь остатки жизненных сил идут на развитие и рост.
Эти исследование наглядно показало, что размеры динозавра были напрямую связаны с концентрацией кислорода в атмосфере Земли. По мере того как рептилиям было все легче и легче дышать, они из поколения в поколение увеличивались в размерах. Так, в Юрский период, когда содержание кислорода в воздухе выросло до 23 процентов, Землей правили такие гиганты, как Тираннозавр (Tyrannosaurus Rex) и многочисленные зауроподы – диплодоки, брахиозавры и апатозавры. Оверкович уверяет, что поставленный эксперимент всего лишь первая попытка изучить взаимосвязь между строением рептилий и содержанием кислорода в окружающей среде, и еще рано говорить о линейной зависимости между этими двумя элементами. На это указывает и его коллега Джон Вандербрукс из Аризонского университета, которые выражает сомнение в правильности построения подобной теории.
Проводя аналогичные эксперименты с яйцами аллигаторов, Вандербрукс обнаружил признаки деградации и повреждения эмбрионов при концентрации кислорода 27 процентов. «На этой отметке в организме активизируется выработка свободных радикалов и озона, что ведет к разрушению клеток и межклеточных мембран. В таких обстоятельствах весь позитивный эффект насыщения кислородом сводится на нет», - объясняет свое открытие ученый. Однако и Оверкович, и Вандербрукс, и другие их коллеги сходятся к единому мнения: эволюцию животного мира нельзя изучать, не принимая во внимание такой фактор, как состав атмосферы в различные периоды развития Земли.
«Нельзя однозначно сравнивать современных животных с их далекими предками – всегда возможно, что в процессе эволюции некоторые функции организма претерпели изменения. Тем не менее стоит помнить о том, что метаболизм играет важнейшую роль в жизни любого живого существа. Какую скорость оно может развить? Сколько и какой пищи потребляет в сутки? Все это завязано на метаболизме животного, который не в последнюю очередь зависит от кислорода», - говорит Оверкович.
В то время процентное содержание кислорода в атмосфере Земли составляло всего 12, что вдвое меньше, чем в настоящее время, и всем обладателям легких было непросто. Динозавры эволюционировали в огромных многотонных монстров, которые пережили пик своего величия и вымерли. Их кузены крокодилы, напротив, практически не менялись со временем, сохраняя размеры и форму, и благополучно дожили до наших дней, несмотря на интенсивные колебания содержания кислорода в атмосфере.
«Аллигаторы сделали что-то правильное для своего выживания, - говорит палеобиолог Томаш Оверкович. - И наша задача найти лежащий в основе этого правильного действия механизм. Они пережили гипоксию и гипероксию (нехватку кислорода и его избыток), они являются одними из старейших живых существ на Земле и распространены везде, где есть подходящие климатические условия. Ни одно другое позвоночное животное не может сравниться с ними в этом». Как они это сделали? Как развивались их братья-динозавры, чтобы пережить падение и рост содержания кислорода в воздухе? Для ответа на эти вопросы научная группа из университета Калифорния-Ирвин под руководством Томаша Оверковича поставила эксперимент. Ученые поместили три группы яиц аллигатора в различные среды с содержанием кислорода в 12, 21 и 30 процентов.
Из кладки яиц, содержавшейся в воздухе с нехваткой кислорода, крокодильчики родились с рыхлыми и мягкими животами, в то время как в остальных двух группах появились на свет обычные рептилии. Далее, по мере роста, различия стали проявляться еще больше. Так, у тех малышей, которые испытывали нехватку кислорода, на третьем месяце жизни объем легких и сердец оказались больше, чем у других аллигаторов. С другой стороны, они выросли небольшими, и их вес был меньше, чем у собратьев. Подобная разница объясняется тем, что в условиях с дефицитом кислорода живому существу требуется больше энергии метаболизма для выделения столь необходимого газа, и лишь остатки жизненных сил идут на развитие и рост.
Эти исследование наглядно показало, что размеры динозавра были напрямую связаны с концентрацией кислорода в атмосфере Земли. По мере того как рептилиям было все легче и легче дышать, они из поколения в поколение увеличивались в размерах. Так, в Юрский период, когда содержание кислорода в воздухе выросло до 23 процентов, Землей правили такие гиганты, как Тираннозавр (Tyrannosaurus Rex) и многочисленные зауроподы – диплодоки, брахиозавры и апатозавры. Оверкович уверяет, что поставленный эксперимент всего лишь первая попытка изучить взаимосвязь между строением рептилий и содержанием кислорода в окружающей среде, и еще рано говорить о линейной зависимости между этими двумя элементами. На это указывает и его коллега Джон Вандербрукс из Аризонского университета, которые выражает сомнение в правильности построения подобной теории.
Проводя аналогичные эксперименты с яйцами аллигаторов, Вандербрукс обнаружил признаки деградации и повреждения эмбрионов при концентрации кислорода 27 процентов. «На этой отметке в организме активизируется выработка свободных радикалов и озона, что ведет к разрушению клеток и межклеточных мембран. В таких обстоятельствах весь позитивный эффект насыщения кислородом сводится на нет», - объясняет свое открытие ученый. Однако и Оверкович, и Вандербрукс, и другие их коллеги сходятся к единому мнения: эволюцию животного мира нельзя изучать, не принимая во внимание такой фактор, как состав атмосферы в различные периоды развития Земли.
«Нельзя однозначно сравнивать современных животных с их далекими предками – всегда возможно, что в процессе эволюции некоторые функции организма претерпели изменения. Тем не менее стоит помнить о том, что метаболизм играет важнейшую роль в жизни любого живого существа. Какую скорость оно может развить? Сколько и какой пищи потребляет в сутки? Все это завязано на метаболизме животного, который не в последнюю очередь зависит от кислорода», - говорит Оверкович.