W przełomowym badaniu międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu w Liège zbadał wzorce ewolucyjne stojące za rozwojem zębów szablastych, uzyskując po drodze nieoczekiwane wyniki. Badanie, które wzbogaca naszą wiedzę o przeszłości Ziemi, ale także dokumentuje mechanizmy prowadzące do ewolucyjnej konwergencji.
Zęby szablozębne, te charakterystyczne wydłużone górne kły, od dawna fascynują zarówno naukowców, jak i ogół społeczeństwa, zwłaszcza dlatego, że kilkakrotnie pojawiały się w zapisie kopalnym, w tym w dwóch szczególnie dobrze znanych liniach tygrysów szablozębnych: kotowatych (rodzina naszych domowych kotów, lwów, tygrysów itp.) i nimrawidów (całkowicie wymarła rodzina). Jednakże proces, w wyniku którego te linie nabyły wydłużone górne kły, pozostaje raczej niejasny.
Narimane Chatar, główna autorka badania, która obroniła doktorat w laboratorium EDDy na Uniwersytecie w Liège, a obecnie jest stażystką podoktorską na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley w Stanach Zjednoczonych, przeprowadziła ambitne badanie mające na celu odkrycie tajemnic zęba szablozębnego ewolucja. Korzystając z najnowocześniejszych skanerów 3D i metod analitycznych, zespół skrupulatnie zebrał i przeanalizował dane dotyczące różnorodnego zestawu obecnych i wymarłych gatunków. „Oceniliśmy ilościowo kształt 99 żuchw i 91 czaszek pochodzących z różnych epok i kontynentów, co pozwoliło nam lepiej zrozumieć ewolucję tych zwierząt” – wyjaśnia dr Chatar. „Odkrycie tajemnic ewolucji zęba szablozębnego nie tylko wzbogaca naszą wiedzę o przeszłości Ziemi, ale także dokumentuje mechanizmy prowadzące do ewolucyjnej konwergencji” – mówi profesor Valentin Fischer, dyrektor EDDyLab w ULiège.
Badanie ujawniło kilka zaskakujących wyników. Po pierwsze, zamiast kontrastować dwie odrębne morfologie czaszki u gatunków z wydłużonymi górnymi kłami i u gatunków z krótkimi zębami, zamiast tego istnieje kontinuum form łączące najmniejsze współczesne koty i ich wymarłe szablozębne odpowiedniki. „Z morfologicznego punktu widzenia czaszka współczesnego małego kota jest tak samo dziwna i zmodyfikowana jak czaszka dużego kotowatego szablozębnego” – mówi dr Margot Michaud, badaczka z Uniwersytetu Gujany Francuskiej w Cayenne. Są to zatem dwie skrajności kontinuum form, które koty drapieżne ewoluowały w czasie geologicznym. „Nasze badanie sugeruje, że to, co często uważamy za przykłady wzorców ewolucyjnych w podręcznikach, w rzeczywistości jest uproszczone do celów edukacyjnych. Kiedy jednak zanurzymy się w analizach statystycznych, odkrywamy w tych przypadkach znacznie bardziej złożone scenariusze, jak sugerują wyniki badania naszych testów zbieżności” – wyjaśnia Davide Tamagnini, pracownik naukowy ze stopniem doktora na Uniwersytecie La Sapienza w Rzymie.
Druga niespodzianka dotyczy ścieżki ewolucji, która doprowadziła do powstania gatunków szablozębnych. W rzeczywistości prace zespołu wykazały, że gatunki szablozębne wykazują szybsze tempo ewolucji morfologicznej na początku swojej historii ewolucyjnej niż gatunki o krótszych kłach. „Wśród innych fascynujących odkryć wykazaliśmy, że integracja czaszkowo-żuchwowa u gatunków szablozębnych jest zmniejszona, co ułatwia adaptację i zróżnicowanie morfologii szczęki i czaszki” – zauważa Margot Michaud. W ten sposób zidentyfikowano szybkie zróżnicowanie morfologiczne i dość plastyczną czaszkę jako dwa kluczowe elementy, które ułatwiły pojawienie się wydłużonych górnych kłów zarówno u kotowatych, jak i nimrawidów. „W rezultacie wydaje się, że istnieje powszechny przepis na ewolucję w szablozębne drapieżniki przypominające koty” – mówi dr Chatar.
Wreszcie badania zespołu uwydatniły zanik form szablozębnych, a także szersze tendencje w zakresie drapieżników kotopodobnych na przestrzeni ich historii ewolucyjnej. Pomimo stosunkowo niedawnego wyginięcia form szablozębnych „zaledwie” kilka tysięcy lat temu, liczebność drapieżników kotów w rzeczywistości spada od epoki miocenu (od -23 do -5 milionów lat temu). „Niektóre z tych kocich drapieżników, zwłaszcza gatunki szablozębne, szybko zajęły dość wyspecjalizowane nisze, co uczyniło je bardziej podatnymi na wyginięcie” – wyjaśnia dr Tamagnini. Zjawisko to, znane jako „zapadka” lub zapadka makroewolucyjna, zaproponowano jako potencjalną przyczynę upadku niektórych grup, w przypadku których ewolucja sprzyja utracie wczesnych form uogólnionych, co prowadzi do pojawienia się bardziej wyspecjalizowanych, ale także bardziej wrażliwych form później w historii rodu.
„Drapieżniki mają własne ścieżki ewolucyjne i ryzyko wyginięcia. Badanie rozwoju i upadku starożytnych drapieżników dostarcza nam informacji na temat możliwej przyszłości naszych ekosystemów” – podsumowuje profesor Fischer.