Kiedy asteroida uderzyła w Ziemię 66 milionów lat temu, spowodowało to niszczycielskie masowe wymieranie. Wszystkie dinozaury (z wyjątkiem kilku ptaków) wymarły, podobnie jak wiele ssaków. Ale niektóre małe ssaki przetrwały, kładąc podwaliny pod wszystkie żyjące dzisiaj ssaki. Przez dziesięciolecia naukowcy zakładali, że ssaki i ich krewni, którzy przetrwali trudne czasy (takie jak te podczas masowego wymierania), przetrwali, ponieważ byli generalistami, którzy byli w stanie jeść prawie wszystko i przystosowywać się do wszystkiego, co rzucało im życie. Nowe badanie drzewa genealogicznego ssaków obejmujące wielokrotne masowe wymierania ujawniło, że gatunki, które przetrwały, nie są tak ogólne, jak sądzili naukowcy: zamiast tego posiadanie nowych i odmiennych cech może być kluczem do odniesienia sukcesu po katastrofie.
„Idea „przetrwania niewyspecjalizowanych” sięga XIX wieku, a obiegowa opinia jest taka, że uogólnione zwierzęta są najmniej narażone na wyginięcie. Odkryliśmy jednak, że te, które przeżyły częściej, z perspektywy czasu wydawały się uogólnione. w porównaniu z ich późniejszymi potomkami. W rzeczywistości były to dość zaawansowane zwierzęta jak na swoje czasy, z nowymi cechami, które mogły pomóc im przetrwać i zapewnić elastyczność ewolucyjną” – mówi Ken Angielczyk, kustosz paleomammalogii MacArthur w Field Museum i główny autor badania w ekologii i ewolucji przyrody.
„Wcześniej sądzono, że za każdym razem, gdy ewoluuje nowa grupa ssaków, zaczyna się od małego zwierzęcia ogólnego, ponieważ w przypadku katastrofy to ci goście kontynuują jazdę ciężarówkami – mogą się ukryć gdziekolwiek, mogą jeść wszystko, co jest wokół” – mówi Spencer Hellert, adiunkt w Columbia College w Chicago, pracownik naukowy w Field Museum i współautor badania. „Ssak, który przetrwa masowe wymieranie, nie będzie specjalistą jak miś panda, który może jeść tylko bambus”.
David Grossnickle, adiunkt w Oregon Institute of Technology i współautor, opublikował w 2019 r. badanie, które podkreśliło, że małe, owadożerne ssaki to często linie rodowe, które przetrwały trudne czasy, w tym wyginięcie, które zabiło dinozaury. i służą jako prekursorzy głównych dywersyfikacji. Zwrócił się do Hellerta i Angielczyka, aby sprawdzić, czy ten trend dotyczy wcześniejszych ssaków i ich przodków.
Hellert stworzył ogromne drzewo genealogiczne synapsydów, grupy zwierząt, których ssaki są ostatnimi żyjącymi członkami. To drzewo genealogiczne jest jednym z największych drzew kopalnych, jakie kiedykolwiek wyprodukowano i uwzględnia wszystkie poprzednie drzewa genealogiczne stworzone przez naukowców dla tej grupy. Ta metoda jest bardziej formalną, rygorystyczną i powtarzalną metodą podsumowywania informacji z wielu drzew, zamiast po prostu wybierać kilka i sklejać je razem.
„Nie moglibyśmy przetestować tego pomysłu bez ogromnego drzewa genealogicznego” – mówi Angielczyk – „wraz z ogólnymi informacjami na temat diety zwierząt i rozmiarów ciała. Następnie przyjrzeliśmy się, co działo się w czasie poprzez pięć głównych promieni ewolucyjnych w synapsydach” – kiedy kilka gatunków rozwinęło się w większą różnorodność. Kiedy nowa katastrofa doprowadziła do wyginięcia większości tych gatunków, proces się powtórzył.
Naukowcy, w tym współautorzy Graeme Lloyd i Christian Kammerer, odkryli, że historia ewolucji synapsydów nie była historią „przetrwania małych i niewyspecjalizowanych”. W niektórych momentach przetrwały większe synapsydy, a zwycięzcami nie byli tylko pospoliti zjadacze owadów.
„Byliśmy dość zaskoczeni — powszechnie wiadomo, że promieniowanie ssaków wielokrotnie przechodzi od małych owadożerców do większych taksonów, więc w pewnym sensie spodziewałem się tego, gdy cofniemy się do historii synapsydów. A kiedy tam wróciliśmy, okazało się, że ten wzór zaczyna zanikać” – mówi Grossnickle.
Chociaż początkowo wydawało się, że niektóre osobniki, które przeżyły masowe wymieranie, nie są wyspecjalizowane, bliższa analiza wykazała, że miały one nowsze, bardziej nowatorskie cechy. Na przykład wiele ssaków od czasów dinozaurów miało zęby, które nadawały się do cięcia ofiary. Kilku miało struktury zębów, które działały jak moździerz i tłuczek i oprócz samego cięcia były w stanie szlifować. Ten „bardziej wyszukany” ząb mógł być zaletą w trudnych czasach, gdy dostępność pożywienia była mniejsza, ponieważ ta bardziej wyspecjalizowana struktura zęba umożliwiłaby im spożywanie szerszej gamy pożywienia.
Odkrycia te nie oznaczają, że wysoce wyspecjalizowane zwierzęta, takie jak pandy jedzące wyłącznie bambus, są mniej narażone na ryzyko wyginięcia niż gatunki bardziej uniwersalne, takie jak szopy, które mogą jeść szerszą gamę pokarmów. Zamiast tego badanie pokazuje, że krewni ssaków, którzy przeżyli masowe wymieranie, nie są tak typowi, jak wcześniej zakładano.
„Zwierzęta o nowych cechach, takich jak nowe uzębienie czy szczęki, które działają nieco lepiej w rozkładaniu różnych produktów spożywczych, tak naprawdę nie przejmują władzy ekologicznej, dopóki dominujące, starsze linie rodowe nie wymrą” – mówi Grossnickle. „Często potrzebne jest wymieranie, takie jak to, które zabiło dinozaury, aby wybić niektóre starsze grupy, a następnie pozwolić tym bardziej wyszukanym zwierzętom przetrwać i zróżnicować się”.
Naukowcy twierdzą, że wyniki ich badań mają szersze implikacje dla zrozumienia przez naukowców sposobu działania ewolucji. „Tak naprawdę nie wiemy, czy istnieje spójny zestaw cech typowo posiadanych przez przodków dywersyfikacji ewolucyjnych” – mówi Angielczyk. „Fakt, że widzimy tę złożoność w zróżnicowaniu ssaków i ich starożytnych krewnych, oznacza, że musimy zbadać inne grupy, aby sprawdzić, czy sytuacja u ssaków jest wyjątkiem, czy sytuacja wygląda normalnie”.