Эволюция и происхождение китообразных долгое время оставалось загадкой для палеонтологов. Из-за скудости палеонтологической летописи вопрос происхождения китов был причиной ожесточенных споров креационистов с учеными, отстаивающими эволюционное учение. Ископаемые останки, проливающие свет на развитие и становление этой удивительной группы животных до самого недавнего времени были очень редки. Несомненно, современные киты являются вторичноводными млекопитающими,- в процессе эволюции их предки сначала вышли из воды, дав начало амфибиями и рептилиями, а затем снова вернулись в воду млекопитающими. Произошло это примерно 50-55 миллионов лет назад, в позднем палеоцене-эоцене.

Хоть в это и трудно поверить, глядя на современного голубого кита, но все китообразные, включая китов, дельфинов и морских свиней, являются потомками сухопутных млекопитающих отряда парнокопытных (конечно не современных, а древних копытных).

Ранее традиционные взгляды на эволюцию китообразных состояли в том, что их ближайшими родственниками и, вероятно, предками являлись мезонихии — вымерший отряд хищных копытных, которые напоминали волков с копытцами вместо когтей и были сестринской группой парнокопытных. Эти животные имели зубы необычной конической формы, похожей на зубы китообразных. В частности из-за этого учёные долгое время считали, что китообразные произошли от некой предковой мезонихии. Однако новые молекулярно-генетические данные свидетельствуют о том, что китообразные — близкие родственники парнокопытных, в частности ныне живущих гиппопотамов. На основе этих данных сейчас предлагается даже включать китообразных в состав отряда парнокопытные и предлагается название «Cetartiodactyla» для монофилетического таксона, включающего две эти группы. Однако наибольший возраст известных ископаемых остатков антракотериев, предков бегемотов, пока на несколько миллионов лет меньше, чем возраст пакицета, наиболее древнего из известных предков китов.

Основная схема эволюции китов

Обо всем расскажет ухо

Во время экспедиции американского палеонтолога Филиппа Джинджериша (P.Gingerish) в Пакистане, ученые получили весьма интересный материал. Они искали остатки эоценовых наземных млекопитающих в местах, где они уже находились, но им попадались только морские организмы. Около 50 млн. лет назад в этом районе проходила, меняющаяся со временем, береговая линия древнего моря Тетис, которое разделяло на протяжении большей части эоценового периода Евразию и Африку. Среди остатков рыб и моллюсков палеонтологами были найдены два фрагмента тазовых костей, явно принадлежавших относительно крупным «ходящим» животным. В то же время в другой части Пакистана была обнаружена челюсть примитивного парнокопытного.

Спустя два года в Северном Пакистане экспедицией Джинджериша была обнаружена еще одна странная находка. Это был кусок черепа странного создания размером с волка. Рядом были обнаружены остатки других млекопитающих, на этот раз наземных, живших около 50 млн. лет назад. Однако череп найденного неизвестного зверя имел черты, напоминавшие некоторые детали строения слуховой системы современных китообразных.

Пакицетус

Напомним, в водной и воздушной среде звуковые волны распространяются по-разному. У китов которые живут в наше время нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берет на себя так называемая слуховая булла - особое костное образование, изолированное пазухами. Булла в черепе неизвестного животного, открытого Джинджеришем, хотя и не была по-настоящему «китовой» и явно не могла обеспечить хороший подводный слух, но тем не менее отличалась достаточно характерными изменениями. Выходило, что это существо - его назвали по месту находки пакицетусом (Pakicetus) - могло быть одной из первых эволюционных ступенек на пути перехода от наземных животных к китообразным. В то же время можно было предполагать, что загадочный зверь имел и обычную функциональную барабанную перепонку, позволяющую воспринимать звуки, разносящиеся по воздуху, - на земле он пока проводил никак не меньше времени, чем в воде. Строение скелета пакицета еще раз подтвердило то, что киты не являются прямыми потомками мезонихид. Напротив, предки китов отделились от парнокопытных и перешли к водному образу жизни уже после того, как сами парнокопытные отделились от общих с мезонихидами предков. Таким образом, протокитообразные были ранними формами парнокопытных, которые сохранили некоторые характерные для мезонихид признаки (коническую форму зубов), утраченные современными парнокопытными. Интересно, что самые ранние предки всех копытных млекопитающих были, вероятно, частично плотоядными или «мусорщиками», всеядными животными.

Пакицеты были копытными животными, иногда их классифицируют как ранних китов. Они жили на территории современного Пакистана (откуда и название — «кит из Пакистана») в раннем эоцене, около 50 миллионов лет назад. Это было животное, внешне напоминавшее собаку, однако с копытцами на пальцах и с длинным тонким хвостом. Первоначально предполагалось, что ухо пакицета было хорошо приспособлено для жизни под водой, однако, как показали дальнейшие исследования, уши пакицета подходят только для воздушной среды, и, если пакицет действительно предок китов, возможность слышать под водой была позднейшей адаптацией уже имевшегося слухового аппарата. Как утверждает американский палеонтолог Ханс Тевиссен, зубы пакицета уже напоминают зубы ископаемых китов.

Еще одна реконструкция пакицета - "с волосами"

Тевиссеном было также обнаружено, что схожее устройство уха наблюдалось в окаменелостях еще одного необычного существа - небольшого похожего на оленя животного индохиуса. Индохиус (буквально «свинья Индии») - маленькое (размером с кошку) существо хрупкого сложения, остатки которого найдены на территории Кашмира (Индия). Чаще всего его сравнивают с современными африканскими водяными оленьками; сходство нарушает только длинный хвост - общая черта различных групп примитивных млекопитающих раннего кайнозоя. Возраст этого существа оценивается в 48 миллионов лет. Индохиус классифицируется как представитель семейства раоеллид (Raoellidae) - примитивных парнокопытных. Его считают представителем сестринской группы по отношению к ранним китообразным на основании особенностей строения все той же ушной области. Слуховая булла индонихуса, образованная из барабанной кости также очень необычна по форме и демонстрирует особенности строения, характерные для открытых незадолго до этого древнейших китов, и, в частности, все того же пакицетуса. Это небольшое — размером с домашнюю кошку — травоядное животное обладало некоторыми чертами, сближающими его с китами и свидетельствующими об адаптации к водной среде. В их числе толстая и тяжёлая костная оболочка, напоминающая костную оболочку некоторых современных полуводных животных, таких как гиппопотамы, что способствует уменьшению плавучести и, как следствие, позволяет оставаться под водой. Это позволяет предположить, что индохиус, подобно современному водяному оленьку, нырял под воду, чтобы укрыться от хищника. Так, в его останках повышено содержание изотопа кислорода 18О, что указывает на водный образ жизни. Однако, содержание изотопа углерода 13С говорит о том, что он редко кормился в воде. Впрочем, столь же вероятно, что его пища могла состоять из высших водных растений (цветковых). В любом случае, судя по изотопному составу эмали зубов, Indohyus наверняка не входил в пищевые цепочки, в основании которых лежит пресноводный фитопланктон, образованный водорослями, а не высшими растениями.

Индохиус

«Крокодил среди млекопитающих»

Наиболее примечательным из древних китов является известный многим амбулоцет, известный из эоцена Пакистана. Внешне это млекопитающее походило на трёхметрового крокодила.

«Чудовище, неподвижно лежавшее в воде среди мангровых зарослей, заметило добычу - подходящего по размерам зверя, пришедшего на водопой. За нескольких энергичных толчков задних ног оно приблизилось к берегу, запустило свои мощные зубы в тело жертвы и попятилось назад в воду. Когда крепко зажатое в челюстях животное, не имея возможности вздохнуть, перестало биться, хищник выполз на берег, чтобы начать трапезу на твердой земле. На первый взгляд чудовище походило на крокодила - с короткими ногами, массивным хвостом, длинной вытянутой мордой и высоко посаженными, выступающими над поверхностью головы глазами. Однако его тело покрывали не пластинки панциря, а шерсть, ноги заканчивались не когтями, а чем-то напоминающим копыта, а зубы - это были зубы зверя, а не пресмыкающегося...», -так в представлении палеонтологов выглядит амбулоцетус, один из первых китов.

Земля в среднем эоцене - 50 млн. лет назад

Амбулоцет был полуводным животным: его задние лапы лучше приспособлены для плавания, нежели для ходьбы по суше. Вероятно, он плавал, изгибая тело в вертикальной плоскости, как современные выдры, тюлени и киты. Предполагается, что амбулоцетиды охотились подобно современным крокодилам, подстерегая в засаде рыб и пришедших на водопой животных. В челюсти амбулоцета уже имелось начало характерного для китов канала, проводящего звук к уху. Положив нижнюю челюсть на грунт - как это делают крокодилы - амбулоцетус «лоцировал» передвижение по берегу своих потенциальных жертв.

Близкими родственниками амбулоцета были ремингтоноцетиды. Представители этого семейства были мельче по размеру, имели более удлинённую морду и были лучше приспособлены к подводной жизни. Предполагается, что образом жизни они напоминали современных выдр, охотясь из засады на рыб.

У представителей обеих групп ноздри располагались на конце морды, как у наземных млекопитающих.

Ближайшие родственники китов сегодня - гиппопотамы

Стоит отметить важные изменения черепа в процессе эволюции китообразных - перемещение глазниц с верхнего (как у крокодилов) положения у пакицетуса и амбулоцетуса на бока головы, как у протоцетид и современных китов. Ноздри сместились с вершины морды у пакицетуса на вершину головы (дыхало) у современных китов. Зубы стали простыми и однообразными - приспособленными только для удержания, а не разжевывания добычи. У усатых же китов они исчезли совсем; их «китовый ус» - роговые пластины, с зубами никак не связаны.

Анализ изотопного состава атомов кислорода, присутствующих в зубах ископаемых китов, позволяет делать заключения о том, жили ли они в пресной или морской воде - во второй присутствует большая доля изотопа 18О. Получилось, что организм пакицетусов получал только пресную воду, амбулоцетусы могли жить как в пресных, так и в соленых водоемах, а протоцетиды были уже настоящими морскими животными.

Амбулоцет. Четко видна "крокодилообразная" форма скелета

«Протокиты»

Протоцетиды образуют крупную и разнообразную группу, известную по находкам в Азии, Европе, Африке и Северной Америке. Данное семейство включает в себя большое количество родов, некоторые из них довольно хорошо изучены (например, родоцетуса, известный из третичных отложений Белуджистана). Все известные протоцетиды обладали хорошо развитыми передними и задними конечностями, которые могли поддерживать тело на земле; вероятно, они вели амфибиотический образ жизни, обитая как в водной среде, так и на суше. Пока не ясно, имелся ли у протоцетид хвостовой плавник, как у современных китообразных, однако очевидно, что они были неплохо приспособлены к водному образу жизни. Например, крестец — часть позвоночника, к которой крепится таз — у родоцета состоял из пяти раздельных позвонков, в то время как позвонки в крестце наземных млекопитающих слиты. Носовые отверстия сдвинулись у протоцетид еще дальше вверх по рылу — это является первым шагом к расположенным на макушке ноздрям нынешних китообразных. Версия об амфибийной природе протоцетид подкреплена находкой беременной самки майацета сокаменевшим плодом, повёрнутым головой к выходному отверстию. Это заставляет предположить, что роды у майацета проходили на суше — в противном случае детёныш имел шансы захлебнуться.

Кутхицетус

О происхождении ранних китов от копытных говорят такие особенности, как, например, наличие копыт на концах пальцев у родоцета. У данного китообразного кости нижнего отдела передней конечности были сжаты и уже напоминали ласты, а длинные нежные ступни, возможно были перепончатыми. Связки между позвонками, формирующими крестец, у родоцетуса были ослаблены, что позволяло позвоночнику изгибаться так, чтобы создавать волнообразные вертикальные движения хвоста. По мнению Джинджериша, он плавал «по-собачьи» на поверхности, а под водой передвигался за счет совмещения толчков веслообразных задних ног и хвоста. Скорее всего, этот зверь еще не полностью порвал с наземной средой и периодически выходил на сушу, где передвигался толчками, - наподобие современных ушастых тюленей. Вообще, в течение эоцена китообразные совершили резкий скачок в морфологических изменениях: из четвероногих наземных животных они превратились в полностью водные формы, совершенно не похожие внешне на свои наземных предков и родственников. Возможная причина этого явления - отсутствие конкурентов в новой среде обитания.

Родоцет

Ремингтоноцет

Выход в океан

От протоцетид, произошли уже вполне «дельфинообразные» дорудоны (Dorudon) - возможные предки базилозавров и современных китов, постепенно расселившихся по всем морям земного шара.

Базилозавр (обнаруженный в 1840 г. и первоначально принятый за рептилию, чем объясняется «рептильное» имя) и дорудон жили приблизительно 38 миллионов лет назад и представляли собой уже чисто морских животных. Базилозавр был столь же велик, как крупные современные киты, достигая порой 18 метров в длину. Дорудонтиды были несколько меньше, до 5 метров.

В связи с переходом к чисто водному образу жизни у базилозаврид наблюдается деградация задних конечностей — они, хотя и хорошо сформированы, невелики и уже не могут использоваться для передвижения. Впрочем, возможно, они играли вспомогательную роль при спаривании. Тазовые кости базилозаврид уже не связаны с позвоночником, как это было у протоцетид.

Джорджияцет

Как у современных китов, плечо у дорудонов и базилозавров оставалось подвижным, а локоть и запястье образовывали передний плавник. Однако вопрос о том, когда именно киты окончательно потеряли задние конечности, остается открытым. Например, у настоящего усатого кита, чьи остатки были совсем недавно обнаружены в слоях возрастом 27 млн. лет, еще имелись неплохо сформированные ноги.

В хвостовом отделе дорудона имелся позвонок округлой формы, подобный тому, который имеется у современных китов в основании хвостового плавника. Так что, возможно, дорудоны и базилозавры уже имели вполне китовый хвостовой плавник.

Дорудон

Между тем, эти киты еще не были «настоящими китами». Луо (Zhe-Xi Luo) - палеонтолог, сотрудник Музея естественной истории в Питтсбурге, показал, что у базилозавров и дорудонтов - первых полностью водных китов - слуховая система по строению была уже достаточно близка к слуховой системе современных китов. Однако при всём сходстве с современными китами у базилозаврид и дорудонтид отсутствовал лобно-жировой выступ, так называемая дыня, позволяющая ныне существующим китообразным эффективно использовать эхолокацию. Мозг базилозаврид был сравнительно небольшого размера, из чего можно предположить, что они вели одиночный образ жизни и не имели такой сложной социальной структуры, как у некоторых современных китообразных.

Базилозавр

Возникновение «китового уса»

Китовый ус уникален для усатых китов, но зубатые киты, не имея его, тем не менее, также являются китами. Поэтому данный признак нельзя считать каким-то основополагающим: это частная адаптация одной группы китообразных. На протяжении следующего за эоценом олигоценового периода уровень моря понизился. «Прото-Индия» соединилась с Азией (результатом этого «столкновения» стало возникновение Гималаев), а Австралия и Антарктида удалились друг от друга, в результате чего образовалось широкое свободное кольцо морей в Южном полушарии. Возникло южное циркумполярное течение, начал образовываться ледяной панцирь. Это создавало новые условия для живущих в морях млекопитающих, что, по мнению ряда специалистов, и привело к возникновению современных подотрядов - усатых и зубатых китов. Наиболее древней известной переходной формой между ними и древними археоцетами является Llanocetus, первичный усатый кит, найденный в антарктических отложениях возрастом около 34 млн. лет. Судя по всему, он вполне мог питаться крилем. Зубатые же киты, по мнению специалистов, возникли примерно в то же время, развивая способности к эхолокации, которая позволяла активно охотиться в глубине.

Выход на сушу и выход в океан

К сожалению, находки остатков первых представителей двух современных отрядов крайне редки. Понижение уровня моря в олигоцене осушило прибрежные районы, которые могли содержать эти остатки, и они подверглись разрушению. Но раскопки в более поздних слоях показывают, что немного времени спустя, 30 млн. лет назад, настоящие усатые и зубатые киты были представлены несколькими семействами.

Три года назад, в 2011 году учеными были найдены окаменелые останки одного из древнейших усатых китов, которые оказались «недостающим звеном» в эволюции китового уса. Исследователи обнаружили, что огромные эластичные челюсти синих китов и их собратьев развились из более жёстких образований.

На верхних челюстях усатых китов располагаются несколько сотен роговых пластин, которые работают как фильтр, отсеивающий планктон из поступающей в ротовую полость животного воды. Киты набирают в рот очень большое количество воды, широко раскрывая пасть за счет того, что у них нет жесткого соединения между двумя половинами нижней челюсти. Кроме того, практически все китообразные обладают очень широким черепом, что дополнительно увеличивает возможный максимальный объем попадающей в рот воды. Благодаря своему способу питания киты смогли эволюционировать до столь внушительных размеров.

Janjucetus hunderi - один из первых усатых китов

Ученые точно не знают, какой была последовательность возникновения этих двух характерных особенностей — большого черепа и гибкого сочленения челюстей. Авторы новой работы описали кости древнего китообразного «Janjucetus hunderi», обитавшего в земных океанах около 25 миллионов лет назад, и новые данные свидетельствуют в пользу гипотезы о том, что изначально у китов сформировался широкий череп.

«Ранние усатые киты были лишены одного из признаков всех живых (и большинства ископаемых) усатых китов — свободного сустава нижней челюсти, — отмечает автор исследования Эрих Фицджеральд из Музея Виктории (Австралия). — Без него нынешние усатые киты просто не смогли бы питаться так, как они привыкли».

Учёный имеет в виду следующее: кит распахивает нижнюю челюсть под очень большим углом; эластичная ткань, прикреплённая к челюсти, растягивается, и это позволяет животному набирать в рот огромный объём воды. Пластины из китового уса, растущие из верхней челюсти, выполняют роль своеобразного сита, отфильтровывающего криль — основной источник питания.

Новые останки принадлежали виду «Janjucetus hunderi», который жил около 25 млн лет назад у берегов Австралии и имел, вероятно, около трёх метров в длину, то есть был размером со среднего дельфина. Его украшали большие зубы для захвата и измельчения добычи, чем он сильно отличался от сегодняшних усатых китов с их волосовидными зубами. К тому же, как уже было сказано, его нижняя челюсть не могла распахиваться так широко.

Тем не менее «J. Hunderi» был усатым китом, ибо обладал рядом адаптаций, характерных для этого подотряда. Например, это широкая верхняя челюсть, свидетельствующая о том, что большой рот появился прежде способности к фильтрации. Две половины нижней челюсти «J. Hunderi» были прочно соединены между собой и не позволяли древнему морскому млекопитающему очень широко открывать пасть. При этом верхние челюсти животного выглядели типично для современных китообразных, а сам череп был очень широким. Ученые полагают, что «J. Hunderi» не фильтровал поступающую воду, проталкивая ее в обратную сторону изо рта, а заглатывал вместе с оказавшейся там добычей.

Среди современных крупных китов кашалот даёт, как ни странно, возможность ответить на вопрос как киты перешли к фильтрующему типу питания. Обычно в популярной литературе кашалота изображают закусывающим гигантским кальмаром. Но это, хотя и известная, но далеко не столь часто встречающаяся добыча. Естественно, на китобойных станциях при разделке кашалотов из их желудков извлекали таких моллюсков. Но также известно, что часто в желудках кашалотов находили большое количество сравнительно мелких кальмаров и рыб. Даже если рыба достигала порой метровой длины, она всё равно мала по сравнению с многотонным кашалотом. Современные зубатые киты часто питаются мелкими рыбами и кальмарами, просто засасывая их ртом. У клюворылых китов значительно редуцированы зубы - иногда всего лишь до двух крупных зубов, явно не приспособленных для схватывания такой добычи, как рыба и кальмары.

Голубой кит не имеет зубов

У самых ранних усатых китов («усатых» скорее по анатомии скелета, а не по наличию китового уса) зубы достаточно редко сидят на челюстях. Можно предположить, что они постепенно утрачивали функцию захвата и непосредственного удержания добычи, и служили скорее для «запирания» рта. Кстати, у современной китовой акулы мелкие зубы выполняют именно такую роль. Первоначальная добыча прото-усатых китов, скорее всего, была достаточно крупной, а мелкая рыба имела возможность проскользнуть между зубами хищника. Не стоит улыбаться: современная сельдь тоже имеет реальный шанс выскользнуть даже из гораздо более совершенного фильтровального аппарата кита-горбача. Собственно говоря, так ловит добычу, мелких плавающих ракообразных, современный тюлень-крабоед (Lobodon), у которого зубы приобрели специфическую форму, став многовершинными и плоскими. Канадского исследователя Эдварда Д. Митчелла удивило необычное строение зубов кита Llanocetus: они сидели в челюстях с большими промежутками, имели неглубокие корни и глубокие выемки на коронке, делящие зуб на лопасти. Популярная статья, в которой рассказывалось про открытие этого животного, называлась "Ancient whale smiled like a sieve" («Улыбка древнего кита похожа на решето»). Это наглядное подтверждение того, что первые усатые киты использовали зубы, чтобы закрывать выход из своего рта мелким кормовым объектам, которых схватывали по несколько штук. В процессе эволюции у китов развивалось приспособление, которое одновременно позволяло воде свободно выходить из пасти животного, но более эффективно задерживало мелкую рыбу, ракообразных или кальмаров, оказавшихся во рту кита. Ключ к познанию дальнейшего изменения ловчего аппарата китообразных также даёт знание об «испорченных» генах, отвечающих за развитие зубов, найденных в геноме современных китов. При дальнейшем развитии китового уса наличие зубов постепенно стало нейтральным признаком, и мутанты с «испорченными» генами, отвечающими за развитие зубов, не отличались по успешности выживания от китов с неповреждёнными генами, у которых отрастали анатомически полноценные зубы. В дальнейшем исчезновение зубов сняло анатомические ограничения на развитие более совершенного цедильного аппарата.

Llanocetus

Эхолокация

Настоящие зубатые киты (Odontocetes) осуществляют эхолокацию, создавая серию щелчков на различных частотах. Звуковые импульсы излучаются посредством лобной дыни, отражаются от объекта и регистрируются с помощью нижней челюсти.

Эхолокация - система ориентации в пространстве по задержке возвращений отраженной звуковой волны - появилась у предка нынешних дельфинов и зубатых китов более 28 миллионов лет назад. Адъюнкт-профессор Ньюйоркского технологического института Джонатан Гайслер (Jonathan Geisler) провелисследование ископаемого вида «Cotylocara macei», открытого в окрестностях Чарльстона (Южная Каролина). «Самые важные результаты нашего исследования касаются эволюции эхолокации и сложной анатомии, обеспечивающей эту способность. Она возникла примерно в ту же эпоху, когда происходила диверсификация китов - разные размеры тела и мозга, разные способы питания», - говорит Гайслер.

Зубатые киты, дельфины и морские свиньи издают высокочастотные звуки сквозь закрытую область в носовых каналах, за дыхалом - тогда как у всех остальных млекопитающих (в том числе людей) звуки рождаются в гортани. У зубатых китов механизм очень сложен - это множество мускулов, воздушных полостей и жировых прослоек, втиснутых в небольшой участок лица.Палеонтологи считают, что такая сложная система развивалась постепенно, шаг за шагом.

Cotylocara macei - один из первых китов с развитой эхолокацией

По мнению Гайслера, кит «Cotylocara macei» был способен к эхолокации. «Плотные кости и воздушные пазухи его черепа помогали сфокусировать его звуки в единый поток звука, который позволял киту искать себе пищу ночью или в мутной воде», - говорит ученый.

Проведя сопоставительный анализ, Гайслер и его коллеги определили, что Cotylocara принадлежал к вымершему семейству китов, отделившихся от остальных китообразных как минимум 32 миллиона лет назад. По всей видимости, рудиментарная форма эхолокации возникла у общего предка «Cotylocara» и других зубатых китов примерно 35-32 миллиона лет назад.

«Cotylocara» отличались рядом уникальных анатомических черт, в том числе глубокой полостью на верху головы (отсюда и название вида - «голова с пазухой»), где при погружении в воду животные «запасали» воздух - и та же полость, вероятно, отражала звуки, идущие со стороны лица. Также обращает на себя внимание похожая на радиолокационную антенну кость вокруг носовых отверстий, которая также могла отражать звук и улучшать качество эхолокации. «Анатомия черепа очень необычна. Ничего такого я не видел ни в одном ките - ни живом, ни ископаемом», - говорит Гайслер.

Изучение черепов сквалодона («Squalodon») позволяет предположить первичное возникновение эхолокации и у этого вида китов. Сквалодон жил с начала среднего олигоцена до середины миоцена, около 33-14 миллионов лет назад, и имел ряд признаков, сходных с современными зубатыми китами. Так, например, сильно сплюснутый череп и вынесенные челюстные дуги наиболее характерны для современных Odontoceti. Несмотря на это, возможность происхождения современных дельфинов от сквалодона считается маловероятной, хотя сквалодон дает представление об эволюции китов на ранней стадии.

Сквалодон

В данном посте я не буду подробно рассматривать вопрос появления и развития эхолокации у зубатых китов, иначе придется писать тут целый научный труд и рассмотреть множество точек зрения по этому вопросу. В целом, можносказать о том, что последние ископаемые останки китообразных еще раз блестяще подтвердили верность дарвинизма - эволюционного учения. Будущие открытия докажут верность этого тезиса со всей очевидностью, как на примере эволюции китов, так и других групп живых организмов.

Постепенное смещение у китов носовых пазух к затылку

Интересно то, что в ноябре 2006 года, близ берегов Японии был пойман живым дельфин афалина с недоразвитыми, но хорошо заметными снаружи задними конечностями. Его фото обошло, наверное, все ленты новостей. Этот атавизм лучше всего свидетельствует о том, что предки китов жили на суше.

Современная реконструкция левиафана, гигантского зубатого кита, у него эхолокация уже также была развита:

Древо усатых китов

Тридцать семь миллионов лет назад 15-метровый гибкий зверь с огромной пастью и острыми зубами умер и погрузился на дно древнего океана Тетис. Многие тысячелетия над его остатками рос слой осадков. Затем море отступило, и, когда прежнее дно обернулось пустыней, ветер начал сдувать песчаник и глину, под которыми покоились кости. Мир потихоньку менялся. Сдвиги земной коры вдавливали Индостан в Азию, поднимая к небесам Гималаи... В Африке предки человека встали на ноги и сделали первые шаги... Фараоны воздвигли пирамиды... Возвысился и пал Рим... А ветер все дул и дул. И тут объявился Филип Джинджерич, палеонтолог из Мичиганского университета, пожелавший довершить работу стихии. Однажды на закате (дело было в ноябре прошлого года) Джинджерич лежал в египетской пустыне, вытянувшись во весь рост вдоль спинного хребта существа, известного под именем базилозавр (Basilosaurus). Песок вокруг него был усеян ископаемыми акульими зубами, иглами морских ежей и рыбьими костями. «Я провел столько времени среди этих подводных созданий, что, можно сказать, живу в их мире, – сказал он, указывая кисточкой на позвонок размером с хороший пень. – Когда я смотрю на эту пустыню, я вижу океан». Джинджерич пытался найти важнейшую часть скелета этого существа, и ему надо было поторапливаться. Начинало смеркаться, а в лагерь нужно вернуться прежде, чем его коллеги начнут беспокоиться. Вади-аль-Хитан – так называется этот уголок пустыни – место красивое, но ошибок не прощает. Наряду с костями доисторических монстров Джинджеричу случалось находить и бренные людские останки.

Если наука не может объяснить, как киты произошли от наземных животных, не значит ли это, что они никогда и ни от кого не происходили?

Он прошелся вдоль хребта к хвосту, тыкая ручкой своей кисточки в песок вокруг каждого позвонка. Потом остановился и положил инструмент на землю. «Вот она, золотая жила», – сказал Филип и, осторожно разгребая песок пальцами, обнажил тонкую кость не длиннее 20 сантиметров. «Не каждый день, знаете ли, приходится видеть ногу кита», – обронил он, с благоговением поднимая находку обеими руками. Базилозавр и в самом деле был китом, но этот кит обладал парой тонких задних ножек, торчавших у него по бокам. Эти забавные лапки, полностью сформированные, но бесполезные (по крайней мере для ходьбы) – важнейшая деталь, необходимая для понимания того, как современные киты, великолепно приспособленные к жизни в водной среде, произошли от млекопитающих, некогда ходивших на четырех лапах по суше. Большую часть своей научной карьеры Джинджерич посвятил изучению этого превращения – возможно, самого необычного во всей истории животных. И ему удалось показать, что киты, еще недавно верно служившие противникам эволюционного учения в качестве доказательства неизменности форм, на самом деле, являются одним из наиболее наглядных свидетельств эволюции. «Полностью сохранившиеся скелеты, вроде этого базилозавра, – настоящие Розеттские камни палеонтологии, – заметил Джинджерич, когда мы возвращались на машине в полевой лагерь. – По ним куда точнее можно судить об образе жизни животного, чем по отдельным костям». Про Вади-аль-Хитан («Долину китов») давно известно, что здесь таких «Розеттских камней» необычайно много. За последние 27 лет Джинджерич и его коллеги обнаружили в этой местности остатки более сотни китов – а в дальнейшем их будет найдено куда больше. Приехав в лагерь, мы встретились с несколькими членами группы Джинджерича, которые сами только что вернулись с раскопов. Вскоре мы уже обсуждали результат их работы за ужином, состоявшим из жареной козлятины, лаваша и пюре из бобов фава. Мухаммад Самех, главный смотритель природоохранной зоны Вади-аль-Хитан, который искал китов восточнее, чем Джинджерич, сообщил, что обнаружил несколько новых костных скоплений – очередных подсказок для разгадки одного из самых сложных ребусов естественной истории. Ийад Залмут, доктор наук из Иордании, и аспирант Райан Бебеж раскапывали переднюю часть кита, торчавшую из утеса. «Мы думаем, что там скрыт и весь остальной скелет», – сообщил Залмут. Неправильные звери. Общим предком всех наземных позвоночных было плоскоголовое, похожее на саламандру четвероногое существо, выбравшееся из воды на топкий берег около 360 миллионов лет назад. Млекопитающие оказались последними в череде его сухопутных потомков. Но киты принадлежали к небольшой группе млекопитающих, которая совершила резкий эволюционный разворот и вернулась к водному образу жизни. Вопрос о том, как китам это удалось, ставил в тупик величайших ученых. Чарлз Дарвин понимал, что эта головоломка – один из самых сильных доводов против его теории эволюции путем естественного отбора, и потому попытался решить ее уже в первом издании «Происхождения видов». Он указал, что некоторые люди наблюдали, как американские черные медведи по нескольку часов кряду плавают по озеру с открытой пастью, поедая упавших в воду насекомых. «Я не вижу ничего невозможного в том, что какая-то группа медведей путем естественного отбора становилась все более и более приспособленной по своему телосложению и повадкам к водной среде обитания, причем их пасти становились все больше и больше, – писал Дарвин, – пока в конце концов не появилось такое исполинское существо, как кит». Однако критики так жестко высмеивали обрисованную им картину, что при переизданиях книги Дарвин снял этот пассаж. Почти столетие спустя Джордж Гэйлорд Симпсон, выдающийся палеонтолог ХХ века, все еще искал место китов на генеалогическом древе млекопитающих, во всех прочих отношениях казавшимся ему полностью упорядоченным. «В целом китообразные являются наиболее странными и ни на кого не похожими млекопитающими, – брюзгливо замечал он. – На эволюционной лестнице для них нет подходящей ступени. Их можно представить группой, отколовшейся от любого из существовавших в то время отрядов или надотрядов и начавшей развиваться в совершенно ином направлении». Если наука не может объяснить, как киты произошли от наземных животных, не значит ли это, вопрошали критики теории эволюции, что они никогда и ни от кого не происходили? Ведь наземное животное, начав приспосабливаться к жизни в воде, не будет уже «ни рыбой, ни мясом» и не выживет ни в одной среде. А если киты и в самом деле преодолели этот грандиозный путь, то где окаменелости, подтверждающие это? «Анатомические различия между китами и наземными млекопитающими настолько велики, что до появления кита в его нынешнем виде древние моря должны были бороздить бессчетные переходные формы, – писали авторы одного антинаучного сочинения, изданного в 1989 году. – Пока же эти переходные формы обнаружены не были». Филип Джинджерич, сам того не желая, принял непростой вызов в середине 70-х. Получив степень в Йельском университете, он начал раскопки в бассейне реки Кларкс-Форк в штате Вайоминг. Там он собирал свидетельства стремительного расцвета млекопитающих, случившегося всего через десять миллионов лет после того, как динозавры вымерли. В 1975 году, надеясь проследить пути миграций млекопитающих из Азии в Северную Америку, Джинджерич начал полевые работы на севере Пакистана. Однако его ждало разочарование: выяснилось, что отложения возрастом 50 миллионов лет, которые он выбрал здесь для исследований, образовались не на суше, а на дне морей, представлявших собой восточную окраину океана Тетис. Когда в 1977 году его группа отрыла несколько тазовых костей, их в шутку приписали «ходячему киту» – абсурдная идея! В то время у наиболее изученных ископаемых китов не находили никаких отличий от современных: они уже могли слышать под водой, плавали с помощью мощного хвоста и не имели задних конечностей. Затем, в 1979 году, один из членов этой группы Джинджерича нашел череп размером с волчий, но с большими костными гребнями сверху и по бокам – к ним крепились мощные мышцы челюстей и шеи. Еще более странным было то, что собственно черепная полость оказалась чуть больше грецкого ореха. Несколько позднее Джинджерич обнаружил несомненные окаменелости древних китов в музеях Индии и понял, что это была за черепная коробка. «У первых китов был большой череп и относительно маленький мозг, – рассказывал палеонтолог. – Я понял, что тот череп мог принадлежать очень примитивному киту». В своей мичиганской лаборатории Джинджерич извлек череп из камня, где тот был заключен, и у его основания обнаружил косточку размером с виноградину, а на ней – выступ в форме буквы S. И сама косточка, называющаяся слуховой буллой, и S-образный выступ на ней – две важные особенности китов, помогающие им слышать под водой. Однако у черепа отсутствовало несколько других элементов, которые есть у современных китов и предназначены для того, чтобы определять направление звука. Ученый догадался, что открытое им животное, возможно, вело полуводный образ жизни, время от времени возвращаясь на сушу.

«Знать, что у этого огромного животного, никогда не ступавшего на берег, все еще были настоящие ступни и пальцы, – необычайно волнующе».

Китовые ноги. Обнаружив самого примитивного из известных китов, которого он назвал пакицетом (Pakicetus), Джинджерич взглянул на китообразных по-новому. «Я стал все больше и больше задумываться о том грандиозном скачке из одной среды обитания в другую, который они совершили, – вспоминает он. – Сначала это существо было наземным животным, а превратилось в буквальном смысле слова во внеземное. Потому я и увлекся поиском тех многочисленных переходных форм, которые возникали во время этого гигантского прыжка с земли назад в море. Хочется найти их всех». В 1980-е годы Джинджерич сосредоточился на исследовании в Вади-аль-Хитане. Вместе с женой, палеонтологом Холли Смит, и коллегой из Мичигана Уильямом Сандерсом он начал поиск китов в отложениях, накопившихся примерно на десять миллионов лет позднее тех, где был обнаружен пакицет. Трое ученых откопали частично сохранившиеся скелеты китов, которые полностью перешли на водный образ жизни, вроде базилозавра или меньшего по размерам, пятиметрового, дорудона (Dorudon). Исследуемый район изобиловал скелетами таких существ. «Когда хоть немного поживешь в Вади-аль-Хитане, везде начинают мерещиться киты, – говорит Смит. – А еще через некоторое время понимаешь, что они и впрямь везде! Вскоре мы убедились, что всех китов нам выкопать не удастся, и стали наносить места находок их остовов на карту, откапывая лишь самые многообещающие экземпляры». Только в 1989 году группе удалось найти то, что она искала, – звено, связывающее китов с их наземными предками. Открытие, как это нередко бывает, было сделано случайно. Ближе к концу экспедиции, извлекая из песка скелет базилозавра, Джинджерич впервые обнаружил коленный сустав задней ноги кита, и оказалось, что сама нога располагалась гораздо дальше от головы, чем предполагалось ранее. Теперь, когда исследователи знали, где искать остатки задних конечностей, они вернулись к некоторым скелетам, ранее отмеченным на карте, и нашли бедренную, большую и малую берцовую кости, а также горсточку костей, составлявших скелет ступни и лодыжки. В последний день экспедиции Холли Смит собрала и полный комплект тонких фаланг пальцев длиной два с половиной сантиметра. Увидев эти крохотные косточки, Холли буквально заплакала: «Знать, что у этого огромного животного, никогда не ступавшего на берег, все еще были настоящие ступни и пальцы; сознавать, какое значение это имеет для понимания эволюции китов, – необычайно волнующе». Задние ноги базилозавра, хотя и не могли поддерживать эту тушу на берегу, все же не были рудиментами. Ими управляли сильные мышцы, сгибавшие коленный и голеностопный суставы. Джинджерич не исключает, что такие лапки использовались при спаривании, чтобы удержать партнера. «Сложно, наверное, было контролировать, что происходит там, в дальнем конце этого длинного змееподобного тела, так далеко от мозга», – говорит он. Неважно, для чего нужны были базилозавру его маленькие ножки, важно, что их наличие подтвердило существование у китов предков, которые ходили, бегали и скакали по суше. Однако кто именно были эти предки? Вопрос оставался открытым. Некоторые элементы скелета ранних китов, в особенности их большие треугольные коренные зубы, очень напоминают зубы мезонихий – вымерших копытных. Эти копытные были первыми хищными млекопитающими, а один из них – эндрюсарх – самым крупным наземным хищником за всю историю этого класса. В 1950-е годы иммунологи обнаружили, что по биохимии крови киты ближе всего к парнокопытным – отряду, включающему свиней, оленей, быков и других копытных с четным числом пальцев. К началу 1990-х молекулярные биологи, изучающие гены, выяснили, что ближайшим современным родственником китов является бегемот, тоже парнопалое животное. Джинджерич и другие палеонтологи больше доверяли окаменелостям, нежели молекулам. Они были убеждены, что киты произошли от мезонихий. Но чтобы подтвердить эту гипотезу, Джинджеричу нужно было найти еще одну конкретную кость, а именно таранную. Эта кость, часть лодыжки, – один из самых характерных элементов скелета парнокопытных, поскольку у них она имеет необычную форму двойного шкива: на обоих концах кости есть желобки, похожие на канавки на ободке шкива. Такая форма кости делает парнокопытных более прыгучими и маневренными, чем остальные четвероногие, у которых таранная кость имеет желобок только с одной стороны. (Понятно, что у нынешних китов таранных костей нет вовсе.) Дело – в бабках. Первый в своей жизни скелет лодыжки кита Джинджерич увидел в 2000 году в Пакистане. Его аспирант Ийад Залмут нашел обломок кости с желобками среди остатков недавно открытого вида – артиоцета (Artiocetus), жившего 47 миллионов лет назад. Буквально через несколько минут геолог Мунир уль-Хак обнаружил поблизости похожую кость. Поначалу Джинджерич думал, что эти кости были таранными костями левой и правой ноги животного – то есть подтверждали его гипотезу. Однако когда Филип положил их вместе, его смутила легкая асимметрия обломков. Размышляя над этим, он крутил обломки в руках, словно два сложных кусочка пазла, и вдруг они идеально подошли один к другому, образовав таранную кость как у парнокопытных. Тем же вечером по пути в лагерь Джинджерич и его коллеги проходили мимо группы деревенских ребятишек, игравших в бабки. Бабки, как положено, были настоящими таранными костями коз. Люди, как известно, тысячелетиями использовали эти кости парнопалых для игр и гадания. Залмут попросил у детей одну бабку и вручил ее Джинджеричу. Весь оставшийся вечер он в изумлении наблюдал, как профессор сидит, держа кость козы и кость кита и переводя взгляд с одной на другую. Сходство было бесспорным. «Это было важнейшее открытие, но оно спутало мне все карты, – улыбается Джинджерич. – Как бы то ни было, теперь мы знали, откуда взялись киты. Оказалось, что предположение насчет их родства с бегемотами не было фантазией». Все-таки лабораторные ученые бывают правы! За время, прошедшее с тех пор, Джинджерич и его коллеги заполнили пробелы в истории китов – зуб за зубом, палец за пальцем. Ученый полагает, что первые китообразные могли иметь строение как у антракотериев – травоядных, напоминавших бегемотов и обитавших в болотистых низинах более 50 миллионов лет назад. (По версии палеонтолога Ханса Тевиссена, киты произошли от животного, схожего с индохиусом, доисторическим полуводным парнокопытным, похожим на оленя, а размером с енота.) Каков бы ни был размер и телосложение первых китов, они появились примерно 55 миллионов лет назад, как и все остальные современные отряды млекопитающих, во время глобального потепления. Эти киты обитали у восточных берегов океана Тетис, там, где плескались теплые морские воды. В богатых пищей и свободных от ящеров морях около 50 миллионов лет назад появились киты, подобные пакицету – искусному пловцу, который все еще возвращался на берег. Приспособившись к жизни в воде, киты получили доступ к среде, свободной от конкурентов, – идеальные условия для эволюционного взрыва. И взрыв произошел: океан заселили множество китоподобных существ, но большая часть экспериментальных форм вымерла задолго до нас. Среди китов той поры выделяются огромный, массой более 700 килограммов, засадный хищник амбулоцет (Ambulocetus) с короткими толстыми лапами и огромными челюстями, длинношеий даланист (Dalanistes) c головой как у цапли и макарацет (Makaracetus) с коротким хоботом, который он, возможно, использовал для сбора моллюсков. Внеземные существа. Преимущества водной жизни увлекали китов все дальше в открытое море, и примерно 45 миллионов лет назад возникли формы с укороченной жесткой шеей и вытянутой, похожей на нос корабля, мордой. Такое строение позволяло эффективно преодолевать сопротивление воды. Задние конечности уподобились коротким толстым отросткам, а пальцы на них вытянулись. Между пальцами появились перепонки, и лапы стали напоминать утиные – только с крошечными копытцами, унаследованными от предков. У некоторых китов появились мощные хвосты, резким вертикальным взмахом толкающие тело сквозь водную толщу. Этот способ передвижения стимулировал развитие все более длинного, до 67 позвонков, и гибкого позвоночника. Ноздри сдвинулись вверх и превратились в дыхала. По мере того как киты стали погружаться все глубже, их уши становились более чувствительными к подводным звукам, усиленным жировыми подушками, которые располагались в особых каналах, проходивших по всей длине челюстей, и улавливали вибрации, словно подводные антенны. Как бы хорошо ни были эти древние киты приспособлены к жизни в море, им все-таки приходилось выползать на берег на своих перепончатых лапах, чтобы найти партнера для спаривания и безопасное место для выращивания потомства. Однако спустя еще несколько миллионов лет киты прошли точку невозврата. Базилозавр и его родичи никогда не ступали на сушу, преспокойно плавая в открытом море. Их тела уже были полностью приспособлены к водной среде: передние конечности укоротились и приобрели жесткость, превратившись в плавники; на конце хвоста появились широкие лопасти, преобразовавшие этот орган в подвод-ное крыло; таз отчленился от позвоночного столба, что увеличило мах хвоста. И все же у них еще сохранялись, словно талисман из давно забытого наземного прошлого, задние ноги, в которых было все, что положено: крошечные колени, ступни, лодыжки и пальцы... Дети оледенения. Переход от базилозавров к современным формам начался 34 миллиона лет назад. Случившееся тогда похолодание привело к превращению океанских течений в конвейер, несущий теплые воды к полюсам, где они охлаждаются и опускаются вниз, чтобы вернуться из глубин, будучи обогащенными питательными веществами, у западных берегов Африки и Америки. В таких акваториях бурно развиваются планктонные рачки. Этот пищевой ресурс и позволил китам освоить новые ниши, что привело к появлению эхолокации, теплоизолирующего жира и китового уса – особого органа для выцеживания планктона. Сегодня, во многом благодаря Джинджеричу, история китообразных, представленная в окаменелостях, являет собой одно из самых великолепных доказательств теории эволюции, а вовсе не ее опровержение. По иронии судьбы, ученый вырос среди менонитов Айовы, в семье с твердыми религиозными устоями. Его дед, фермер, был еще и проповедником в миру. «Мой дед, – говорит Филип, – никогда не заводил речь об эволюции. Знаете, это были люди величайшей скромности, которые высказывали свое мнение, только если достаточно хорошо разбирались в предмете разговора».

Древние киты рожали на суше

Предки китов рожали зубастых детенышей головой вперед, как сухопутные виды. Семьи археоцетов любили полежать на бережку, наподобие современных тюленей. Древнюю ячейку общества китов удалось раскопать в Пакистане.

Палеонтологу Филиппу Джинжеричу из университета Мичигана удалось сделать сенсационную находку: он обнаружил нерожденного детеныша внутри окаменелой самки древнего кита археоцета. Ископаемый материал был найден в 2000 году на территории Пакистана, однако 33−сантиметровый плод удалось обнаружить лишь накануне. Окаменелые беременные самки - нечастая находка для палеонтолога, но Джинжерича потрясло другое. Детеныш помещался в организме матери головой вперед - как сухопутный зверь, которому нужно при рождении сразу вдохнуть кислород, а не как обитающий в воде кит, выходящий хвостом вперед, чтобы сразу начать плавать. Зубы у малыша были хорошо минерализованы - ими он мог разгрызать крупную рыбу сразу после рождения.

Тюленеподобный зверь

Джинжерич опубликовал исследование в журнале Plos One, в котором утверждает, что расположение плода указывает на то, что археоцеты обитали на суше. Найденная самка жила около 47,5 млн лет назад. Ее ластоподобные задние ноги позволяли перемещать тушу по земле, хотя давалось ей это нелегко. Внешне предок кита был похож на современных тюленей или моржей: массивная передняя часть и изящный таз с задними лапами.

В университете Мичигана полагают, что изученный ими вид maiacetus inuus выходил на сушу, чтобы спариться, родить и отдохнуть.

«В мире существует множество ископаемых останков археоцетов, переходивших от наземной жизни к водной, однако большинство их фрагментировано. Описанные нами экземпляры - первые, которые предоставляют данные о рождении, росте и развитии этих животных. При переходе к водной среде обитания у археоцетов изменилось все, за исключением дыхания. У них было по четыре лапы, приспособленные для плавания, и хотя они могли выдержать вес зверя на суше, далеко убежать археоцеты не могли», - рассказал палеонтолог в интервью испанской газете El Mundo.

Половой диморфизм

В километре от беременной самки были найдены останки самца, длина которого составляла около 2,59 м; при жизни он весил около 390 кг. Самец оказался немного крупнее самки - на 12%, и когти у него были длиннее, однако, по мнению американских биологов, недостаточно, чтобы занимать доминирующую роль в обществе археоцетов. Вряд ли он мог контролировать территорию, полагает Джинжерич. У современных китов самки, как правило, крупнее самцов.
Эволюция китов

Исследование проливает свет на эволюцию китов.

Ученые считают, что первые сухопутные существа появились в девон - около 360-380 млн лет назад. Через 300 млн лет некоторые виды млекопитающих решили вернуться обратно в воду. Их лапы стали превращаться обратно в плавники. В сентябре 2001 года Джинжерич выпустил исследование, которое опубликовано на сайте университета Мичигана. В нем он роднит первых китов с семейством бегемотовых, которое в настоящее время включает гиппопотамов. Возможно, археоцеты выделились из парнокопытных в позднем меловом периоде или раннем палеоцене. У них была длинная вытянутая челюсть. Ученые практически уверены, что самый первый археоцет был полностью земным существом, однако палеонтологические доказательства этому находят лишь сейчас.

Более водный образ жизни археоцеты стали вести в эоцене. Самка maiacetus inuus обитала как раз в середине эоцена. В позднем эоцене от базилозавра откололись виды, приходящиеся «прадедушками» современным китам.

Техасский палеонтолог Луис Якобс характеризовал изученный Джинжеричем экземпляр как «весьма информативное звено, отсутствовавшее ранее». «Чарльз Дарвин был бы рад», - добавил Якобс.

Джинжерич исследует пески Пакистана и Египта более 30 лет; ранее на этой территории плескался Мировой океан.

По материалам статьи Kate Wong // Scientific American May 2002

В Перу найден доисторический кит-левиафан. Учёные из Франции, Италии, Перу и Нидерландов, участвовавшие как в раскопках на местности, так и в последующем анализе костей, ликуют. Ведь о существовании этого кровожадного чудища они догадывались ранее по единичным окаменелостям, а вернее, по чудовищным зубам. И вот – бинго! – древний монстр явлен миру.

Останки огромного кашалота датированы 12-13 миллионами лет. Животное принадлежит к новому роду и виду, ныне исчезнувшему, и названо Leviathan melvillei .

Первая составляющая имени — это мифологическое морское чудовище Левиафан , упоминаемое в Ветхом Завете. А вторая часть дана в честь Германа Мелвилла , автора знаменитого романа о белом ките "Моби Дик" .

Учёные предполагают, что древний зубатый кит-гигант охотился на дельфинов,и тюленей и даже на усатых китов (что и показано на этой реконструкции) (иллюстрация C. Letenneur/MNHN).

Биологи получили в своё распоряжение сохранившийся на 75% череп, длина которого составляет 3 метра. Отталкиваясь от этой величины, авторы исследования предполагают, что доисторический кит насчитывал в длину от 13,5 до 17,5 м. Это немало, но всё же лежит в пределах размеров современных взрослых кашалотов Physeter macrocephalus .

Доктор де Муизон демонстрирует огромный зуб «Левиафана». Перед нами одни из самых крупных, если не самые крупные зубы животного из всех, когда-либо найденных, – утверждает учёный и сравнивает образец с зубом кашалота (кадр BBC).

Но вот что делает Leviathan melvillei рекордсменом, так это зубы. Максимальный их диаметр у новичка составляет внушительные 12 сантиметров. А в длину они и вовсе превышают 36 см!

Это на 10 см больше, чем самые крупные известные образцы зубов у Physeter macrocephalus . И, к слову, это даже несколько больше, чем длина зубов у гораздо более древнего морского чудовища Predator X , которое учёные-открыватели назвали одним из самых ужасных хищников в истории животного мира.

Причём если у современного кашалота функциональные зубы имеются только на нижней челюсти (на верхней — практически не выступающие рудиментарные), то у древнего кашалота-левиафана идентично вооружены как нижняя, так и верхняя челюсть.

А наличие зубов и сверху и снизу предполагает несколько иную стратегию охоты, нежели у кашалотов: вероятно, Leviathan melvillei нападал на своих жертв, как современные косатки , — разрывая плоть.

Останки доисторического кита были обнаружены международной группой палеонтологов в пустыне Ика на юге Перу ещё в ноябре 2008 года. Когда-то эта местность находилась под водой, но из-за подъёма Анд ныне расположена выше уровня моря (фото G. Bianucci, Universita di Pisa).

Судя по деталям черепа, челюсти «Левиафана» были оборудованы крупными мощными мышцами, добавляют исследователи. Leviathan melvillei был способен легко расправиться с другими китами длиной до 7-10 метров.

Более того, в тех же водах и в то же время обитала акула, достигавшая 15 метров в длину, — устрашающий мегалодон . Вполне возможно, между этими двумя подводными гигантами разгорались жёсткие схватки, — утверждает один из авторов исследования Кристиан де Муизон (Christian de Muizon), директор национального музея естествознания в Париже (Muséum National d’Histoire Naturelle).

Размеры находки. Вид на череп и нижнюю челюсть с разных сторон (иллюстрация Olivier Lambert et al./Nature).

Любопытно, что находка огромного древнего кита не была совсем уж полной неожиданностью. Напротив, о ней мечтали. Ведь о том, что такое существо могло бороздить океаны миллионы лет назад, палеонтологи уже рассуждали ранее, основываясь на находках единичных огромных и тяжёлых зубов. Но этого было мало для уверенной идентификации создания.

Потому почти целый череп, обретённый в перуанской пустыне, оказался для учёных ценным подарком. «Наконец мы нашли его, — вспоминает свои чувства один из счастливчиков — Оливье Ламбер (Olivier Lambert) из национального музея естествознания. — Это был очень волнующий момент».

По словам Ламбера, уже на месте учёные поняли, что перед ними древний зубатый кит. Но зубы его более чем в два раза превышали по длине и диаметру те, что имеются во рту современных кашалотов. Тут было от чего задуматься. И вот только теперь поспел обстоятельный анализ окаменелостей.

Сравнение черепов «Левиафана» (a), современного кашалота (b) и косатки (c). Хотя у гигантских кашалотов череп крупнее, древний кит выделяется намного более внушительными зубами (несколько их образцов показаны справа), ну а «кит-убийца» на этом фоне просто теряется (иллюстрация Olivier Lambert et al./Nature).

Исходя из размеров черепа, исследователи утверждают, что у древнего кита-монстра был большой спермацетовый орган (spermaceti organs), в отношении работы которого у современных кашалотов имеются разночтения.

По современным представлениям эта большая полость во лбу, заполненная воскообразной субстанцией — спермацетом , помогает киту сразу в нескольких задачах.

Первая (всё ещё дискутируемая) — это облегчение ныряния и всплытия за счёт последовательной перемены плотности этого вещества. Оно твердеет и сжимается при контакте с холодной водой и плавится от тепла крови. Также эта полость, по-видимому, играет роль в эхолокации. И опять же большая голова может служить ударным оружием в борьбе самцов за самку.

По некоторым предположениям, она помогала «Левиафану» и в нападении на добычу. Такой таран мог повредить жертву не хуже последующего захвата сильными челюстями. Учёные напоминают, что, по меньшей мере, два китобойных судна XIX века были потоплены после удара в борт массивной головы крупных кашалотов-самцов. Эти случаи позже легли в основу сюжета «Моби Дика».

Поскольку, по всей видимости, «Левиафан» не нырял за своими жертвами глубоко, а предпочитал барражировать вблизи поверхности моря, функция спермацетового органа «помощь в нырянии» ему была не нужна.

А это значит, что столь крупный орган в ходе эволюции китов появился именно как эхолокатор и таран, причём задолго до того, как кашалоты начали совершать свои потрясающие погружения на большие глубины.

Исследователи не знают, что привело к вымиранию Leviathan melvillei , но предполагают, что виной тому изменения в окружающей среде (похолодание), а также в численности и размерах доступной добычи. Подобным китам приходилось со временем менять свои пищевые пристрастия. Кстати, возможно, что эта перемена и привела к появлению сегодняшних куда более беззубых (в сравнении с древним монстром) кашалотов.

Последние специализируются совсем на другой нише: они отменные ныряльщики, охотящиеся на глубоководных кальмаров. Причём для захвата кальмаров зубы кашалотам не особенно-то и нужны. Некоторые учёные даже высказывают предположение, что зубы кашалотов в большей степени — это оружие для схваток между самцами.

Совсем не так обстояло дело у Leviathan melvillei , тот-то прекрасно знал, как использовать столь внушительные «резаки». Ну а через миллионы лет после исчезновения монстра освободившуюся нишу агрессивного хищника заполнили «киты-убийцы» – косатки, пусть существенно уступающие «Левиафану» в размерах, но практикующие похожую тактику охоты. В некотором смысле это было возвращение к истокам.

"Чудовище, неподвижно лежавшее в воде среди мангровых зарослей, заметило добычу - подходящего по размерам зверя, пришедшего на водопой. За нескольких энергичных толчков задних ног оно приблизилось к берегу, запустило свои мощные зубы в тело жертвы и попятилось назад в воду. Когда крепко зажатое в челюстях животное, не имея возможности вздохнуть, перестало биться, хищник выполз на берег, чтобы начать трапезу на твердой земле. На первый взгляд чудовище походило на крокодила - с короткими ногами, массивным хвостом, длинной вытянутой мордой и высоко посаженными, выступающими над поверхностью головы глазами. Однако его тело покрывали не пластинки панциря, а шерсть, ноги заканчивались не когтями, а чем-то напоминающим копыта, а зубы - это были зубы зверя, а не пресмыкающегося..."

Так в представлении палеонтологов выглядит амбулоцетус, один из первых китов. Вернее - существо, которое является «звеном в эволюционной цепи», соединяющее наземных млекопитающих начала кайнозойской эры и современных китообразных: синих, серых и горбатых китов, кашалотов, нарвалов, касаток и дельфинов - всего примерно 40 родов и 80 видов животных, бороздящих просторы Мирового океана.

Эволюционная история китов как одного из самых специализированных отрядов млекопитающих, для биологов, оставалась загадкой даже в XX в. Когда, в 1945 г., Дж.Симпсон составлял систему эволюционных отношений между млекопитающими, на основе имеющихся на тот момент палеонтологических данных, отметил что о китообразных имеются очень скудные данные и поместил этот отряд независимо от других, связав его историю лишь с общим гипотетическим предком плацентарных.

По истечению двух десятилетий палеонтологи нашли большое количество остатков древних китов и их предков, которые относились к эоценовому периоду (55–34 млн лет назад). Это время когда древние киты (археоцеты - Archaeoceti) только начали "входить" в воду. Кости китообразных находили в более поздних олигоценовых (34–24 млн лет назад) слоях. Тогда происходило становление уже двух современных подотрядов этой группы - зубатых и усатых китов. Проведенная переоценка родственных отношений между живущими отрядами млекопитающих, основанная на сходстве белков иммунной системы, показала что киты ближе всего к парнокопытным (оленям и быкам, жирафамы и бегемотам).

На палеонтологическом уровне такая связь могла быть предположительно подтверждена на основе изучения остатков разных представителей древнего (и полностью вымершего) отряда кондиляртр (Condylarthra) - предполагаемых общих предков копытных, хоботных и китообразных. Было обнаружено явное сходство между трехвершинными зубами вновь открытых ископаемых китов и группы хищных кондиляртр - мезонихий (Mesonychia). Также было обнаружено сходство между зубными характеристиками парнокопытных и другой, очень близкой к мезонихиям, группы кондиляртр - арктоционов (Arctocyonids). Исследователи, проводившие эту работу, пришли к выводу, что китообразные произошли от плотоядных, напоминавших своим обликом волков мезонихий, а те, в свою очередь, имели общего предка с парнокопытными (схема А).

По прошествии десятка лет палеонтологи, во время экспедиции американского палеонтолога Филиппа Джинджериша (P.Gingerish) в Пакистане, получили дополнительный материал. Они искали остатки эоценовых наземных млекопитающих в местах где они уже находились, но им попадались только морские организмы. Около 50 млн лет назад в этом районе проходила, меняющаяся со временем, береговая линия древнего моря Тетис, которое разделяло на протяжении большей части эоценового периода Евразию и Африку. Среди остатков рыб и моллюсков палеонтологами были найдены два фрагмента тазовых костей, явно принадлежавших относительно крупным «ходящим» животным. В то же время в другой части Пакистана была обнаружена челюсть примитивного парнокопытного.

Спустя два года в Северном Пакистане экспедицией Джинджериша была обнаружена еще одна странная находка. Это был кусок черепа странного создания размером с волка. Рядом были обнаружены остатки других млекопитающих, на этот раз наземных, живших около 50 млн лет назад. Однако череп найденного неизвестного зверя имел черты, напоминавшие некоторые детали строения слуховой системы современных китообразных.

В водной и воздушной среде звуковые волны распространяются по-разному. У китов которые живут в наше время нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берет на себя так называемая слуховая булла - особое костное образование, изолированное пазухами. Булла в черепе неизвестного животного, открытого Джинджеришем, хотя и не была по-настоящему «китовой» и явно не могла обеспечить хороший подводный слух, но тем не менее отличалась достаточно характерными изменениями. Выходило, что это существо - его назвали по месту находки пакицетусом (Pakicetus) - могло быть одной из первых эволюционных ступенек на пути перехода от наземных животных к китообразным. В то же время можно было предполагать, что загадочный зверь имел и обычную функциональную барабанную перепонку, позволяющую воспринимать звуки, разносящиеся по воздуху, - на земле он пока проводил никак не меньше времени, чем в воде.

Примерно в то же время другая группа палеонтологов также обнаружила остатки этого животного, а именно фрагмент нижней челюсти и несколько отдельных зубов. Их строение вполне подтверждало связь пакицетуса с мезонихидами, чьи остатки, кстати, были известны примерно из той же местности и тех же временных слоев. Так что все, казалось бы, становилось на свои места: мезонихиды или их близкие родственники действительно «могли претендовать» на роль предков первых китообразных.

В эоцене море было очень благоприятным для заселения млекопитающими. Теплые заливы Тетиса кишели рыбой, обещая сытную жизнь, а ниша крупных морских хищников оказалась относительно свободной. Хотя акулы и крокодилы продолжали чувствовать себя очень неплохо, многочисленные в мезозое водные пресмыкающиеся - плезиозавры, мозазавры и им подобные - теперь исчезли из морских просторов.

Соотношение суши и моря 50 млн лет назад

Но вскоре проводить дальнейшие изыскания в Пакистане стало невозможно - в 1983 г. началась война в Афганистане и весь регион превратился в «горячую точку». Увлекшийся поисками китов Джинджериш переносит работы в Египет, в пустынную долину в 95 милях к юго-западу от Каира - долину Зеуглодона, названную так в честь сделанных здесь в начале XX в. находок архаичных китов зеуглодонов (Zeuglodon). В эоцене большая часть Египта, как и Пакистана, была дном моря Тетис - ныне же остатки животных, бороздивших его воды, лежат вмурованными в песчаник. После нескольких полевых сезонов Джинджериш с командой обнаружил тонкие задние конечности, принадлежавшие 18-метровой «морской змее» - древнему киту базилозавру (Basilosaurus).

Находки базилозавров - животных, ведших, без сомнения, исключительно водный образ жизни и никогда не выходивших на сушу, были известны и ранее. Базилозавры плавали в древних морях примерно 40–37 млн лет назад. Но вот про наличие у них задних ног никто ничего не знал потому, что находили только отдельные части бедренных костей, которые палеонтологи считали рудиментарными. Джинджериш показал, что у базилозавров были ноги! Правда, совсем маленькие - менее полуметра. Использовались ли они как-нибудь или просто были рудиментами, непонятно. Вряд ли они могли сильно помочь при плавании и уж точно не могли быть использованы для выхода на сушу. Было высказано предположение, что огромные змеевидные базилозавры могли использовать их для брачных объятий, удерживая друг друга в колышащихся волнах. Важно, что спустя 10 млн лет после пакицетуса некоторые из древних китов все еще имели конечности. Между этими существами оказалось возможным провести, хотя и предположительно, связь. «Киты с ногами» оказались реальностью.

Очень важное открытие было сделано в 1992 г. Команда американца Ханса Тьюиссена (Hans Thweissen) открыла в Северном Пакистане, в слоях возрастом около 48 млн лет, почти полный скелет «переходного звена» между современными китами и их наземными предками. Большие веслообразные ступни и мощный хвост животного говорил о том, что оно было хорошим пловцом, а крепкие кости ног и подвижные локтевые и запястные суставы - о том, что оно неплохо передвигалось и по суше. «Переходное звено» получило название амбулоцетуса (Ambulocetus natans), «ходящего и плавающего кита».

А еще позже Тьюиссену, Джиндеришу и другим палеонтологам удалось найти окаменелости, позволявшие восстановить последовательные стадии перехода китов от околоводного к океаническому образу жизни. Были найдены остатки длинномордых ремингтоноцетид (Remingtonocetids, например кутхицетуса - Kutchicetus) и протоцетид (Protocetids, например родоцетуса - Rodhocetus), также произошедших от каких-то «пакицетоподобных» предков на берегах Тетиса. От протоцетид произошли уже вполне «дельфинообразные» дорудоны (Dorudon) - возможные предки базилозавров и современных китов, постепенно расселившихся по всем морям земного шара.

На протяжении следующего за эоценом олигоценового периода уровень моря понизился. «Прото-Индия» соединилась с Азией (результатом этого «столкновения» стало возникновение Гималаев), а Австралия и Антарктида удалились друг от друга, в результате чего образовалось широкое свободное кольцо морей в Южном полушарии. Возникло южное циркумполярное течение, начал образовываться ледяной панцирь. Это создавало новые условия для живущих в морях млекопитающих, что, по мнению ряда специалистов, и привело к возникновению современных подотрядов - усатых и зубатых китов. Наиболее древней известной переходной формой между ними и древними археоцетами является Llanocetus, первичный усатый кит, найденный в антарктических отложениях возрастом около 34 млн лет. Судя по всему, он вполне мог питаться крилем. Зубатые же киты, по мнению специалистов, возникли примерно в то же время, развивая способности к эхолокации, которая позволяла активно охотиться в глубине.

К сожалению, находки остатков первых представителей двух современных отрядов крайне редки. Понижение уровня моря в олигоцене осушило прибрежные районы, которые могли содержать эти остатки, и они подверглись разрушению. Но раскопки в более поздних слоях показывают, что немного времени спустя, 30 млн лет назад, настоящие усатые и зубатые киты были представлены несколькими семействами.

Находки же более древних археоцетов и их предков позволяли восстанавливать и пути перехода китообразных к постоянной жизни к океане.

Как было сказано, уже пакицетус имел определенные преобразования в слуховой системе, характерные для китов. Тьюиссен предположил, что он мог пользоваться ими, чтобы воспринимать звуки, распространяющиеся в грунте. Будучи засадным хищником, поджидающим жертву в воде, он мог слышать шаги возможной добычи, приближавшейся к водопою. Вполне возможно, также поступал и амбулоцетус, в челюсти которого уже имелось начало характерного для китов канала, проводящего звук к уху. Положив нижнюю челюсть на грунт - как это делают крокодилы - амбулоцетус «лоцировал» передвижение по берегу своих потенциальных жертв.

Луо (Zhe-Xi Luo) - палеонтолог, сотрудник Музея естественной истории в Питтсбурге, показал, что у базилозавров и дорудонтов - первых полностью водных китов - слуховая система по строению была уже достаточно близка к слуховой системе современных китов. Позже эволюция двух групп - зубатых и усатых китов - пошла разными путями. Первые развили особенности, необходимые для произведения и восприятия высокочастотных звуков, используемых при эхолокации, а вторые «специализировались» на низкочастотных акустических сигналах, позволявших общаться друг с другом на больших расстояниях. Около 28 млн лет назад ранние зубатые киты уже имели некоторые из костных структур, необходимых для восприятия высокочастотных звуков и, соответственно, определенную способность к эхолокации.

Другие важные изменения черепа в процессе эволюции китообразных включали перемещение глазниц с верхнего (как у крокодилов) положения у пакицетуса и амбулоцетуса на бока головы, как у протоцетид и современных китов. Ноздри сместились с вершины морды у пакицетуса на вершину головы (дыхало) у современных китов. Зубы стали простыми и однообразными - приспособленными только для удержания, а не разжевывания добычи. У усатых же китов они исчезли совсем; их «китовый ус» - роговые пластины, с зубами никак не связаны.

Анализ изотопного состава атомов кислорода, присутствующих в зубах ископаемых китов, позволяет делать заключения о том, жили ли они в пресной или морской воде - во второй присутствует большая доля изотопа 18О. Получилось, что организм пакицетусов получал только пресную воду, амбулоцетусы могли жить как в пресных, так и в соленых водоемах, а протоцетиды были уже настоящими морскими животными.

Одна из наиболее важных адаптаций, характерных для китов, - их способность производить вертикальные удары хвостом, обеспечивающие быстрое плавание. Строение тазового пояса амбулоцетуса еще позволяло животному поддерживать свой вес при передвижении по суше, хотя непропорционально большие задние конечности этого животного и веслообразные ступни делали такое передвижение затруднительным. Но такие конечности очень неплохо подходили для гребли при передвижении в воде. У родоцетуса, представителя протоцетид, кости нижнего отдела передней конечности были сжаты и уже напоминали ласты, а длинные нежные ступни, возможно были перепончатыми. Связки между позвонками, формирующими крестец, у родоцетуса были ослаблены, что позволяло позвоночнику изгибаться так, чтобы создавать волнообразные вертикальные движения хвоста. По мнению Джинджериша, он плавал «по-собачьи» на поверхности, а под водой передвигался за счет совмещения толчков веслообразных задних ног и хвоста. Скорее всего, этот зверь еще не полностью порвал с наземной средой и периодически выходил на сушу, где передвигался толчками, - наподобие современных ушастых тюленей.

Базилозавры и дорудонтиды были, как уже сказано, полностью водными созданиями. Как у современных китов, плечо у них оставалось подвижным, а локоть и запястье образовывали передний плавник. Задние ноги и тазовые кости были маленькими и слабыми. Однако вопрос о том, когда именно киты окончательно потеряли задние конечности, остается открытым. Например, у настоящего усатого кита, чьи остатки были совсем недавно обнаружены в слоях возрастом 27 млн лет, еще имелись неплохо сформированные ноги.

В хвостовом отделе дорудона имелся позвонок округлой формы, подобный тому, который имеется у современных китов в основании хвостового плавника. Так что, возможно, дорудоны и базилозавры уже имели вполне китовый хвостовой плавник.

Итак, серия палеонтологических открытий 70–90-х гг. XX в. позволила проследить основные этапы эволюционного становления китов на их пути от наземных к исключительно водным животным. Однако вопрос об их более далеких предках продолжал - да и продолжает - оставаться открытым. Сравнение состава различных участков ДНК современных млекопитающих - представителей разных отрядов - позволил исследователям вновь говорить о высокой степени родства китов и парнокопытных. В то время как мезонихиды с их неясным систематическим положением оказывались вроде бы и ни при чем… Другие анализы показали большое сходство китов с отдельной и весьма специфической, надо сказать, группой парнокопытных - бегемотами (схемы Б, В).

Скелеты современных китов и их предков

Палеонтологи сначала весьма отрицательно отнеслись к подобной интерпретации результатов анализа ДНК - в конце концов, речь шла о сравнении ныне живущих животных, ДНК пакицетуса и амбулоцетуса, само собой, не сохранилась. Мезонихиды же очень подходили на роль предков китов - они отличались «подходящими» морфологическими признаками, и их остатки встречались именно в тех регионах и в тех слоях, где и когда должно было начаться становление китообразных. А вот остатков древних парнокопытных, подтверждавших бы предположения молекулярных биологов, не было.

Ключом к решению проблемы могла бы стать находка принадлежавшей кому-то из древних (еще выходивших на сушу) предков китов так называемой таранной кости, соединяющей кости колена с костями лодыжки. У всех парнокопытных таранная кость имеет очень характерную форму с выемкой-шкивом на обоих концах. Собственно, это и есть один из ключевых признаков отряда.

Осенью 2001 г. Джинджериш сообщил об открытии в восточной части Белуджистана еще одного вида родоцетуса - Rodhocetus astralagus - и новой формы протоцетид - артиоцетуса (Artiocetus). А Тьюиссен и его коллеги в то же время откопали в Пенджабе скелет пакицетуса (ранее был известен только череп) и скелет еще одного зверя, близкого к пакицетусу (Ichtyolests). И все вновь найденные скелеты имели таранную кость характерной для парнокопытных формы. Получалось, что мезонихиды, у которых эта кость была другой формы, действительно не имели отношения к возникновению китов? Их остатки просто оказались «в нужное время и в нужном месте»? Но какие же парнокопытные дали тогда начало китообразным? Бегемоты, как самостоятельная группа, возникли значительно позже. Среди же их предков, как и предков других парнокопытных, ни один из известных ископаемых видов не подходит на роль прародителя китов лучше, чем мезонихиды.

Впрочем, надо заметить, что и само происхождение парнокопытных остается неясным. Может быть, мезонихиды - самостоятельная ветвь этого отряда (а не отряда кондиляртр), утратившая по каким-то причинам характерную форму таранной кости? Тогда они вполне могут иметь общих предков с китообразными. Сейчас существует и такая гипотеза (схема Г). Споры продолжаются, и большинство ученых сходятся на мысли, что загадка самых первых предков китов еще неразгадана. Необходимы новые палеонтологические находки.

По материалам статьи Kate Wong // Scientific American May 2002

Конвертер