Ночное узкое место

Гипотеза, объясняющая особенности млекопитающих

Впечатление художника от лагуны Пурбек в сумерках: Дурлстотерий (справа и в центре на переднем плане) и Дурлстодон (слева на переднем плане) отправились ночью охотиться на насекомых. Теропод Нутетес держит пойманного дурлстотерия (в центре, на среднем расстоянии).

Tapetum lucidum европейского барсука отражает вспышку фотографа - одну из многих ночных черт, повсеместно встречающихся у млекопитающих.

Гипотеза о ночных узких местах — это гипотеза, объясняющая несколько особенностей млекопитающих. В 1942 году Гордон Линн Уоллс описал эту концепцию, согласно которой плацентарные млекопитающие вели в основном или даже исключительно ночной образ жизни на протяжении большей части своей эволюционной истории, от их происхождения 225 миллионов лет назад до мел-палеогенового вымирания 66 миллионов лет назад . ^[1] Хотя некоторые группы млекопитающих позже адаптировались к дневному (дневному) образу жизни, чтобы заполнить новые незанятые ниши , примерно 160 миллионов лет, проведенных в качестве ночных животных, оставили неизгладимое наследие в базовой анатомии и физиологии млекопитающих , и большинство млекопитающих до сих пор ведут ночной образ жизни. ^[2]

Эволюция млекопитающих

Brasilitherium , очень продвинутый цинодонт , близкий к млекопитающим , вероятно, вел ночной образ жизни.

Млекопитающие произошли от цинодонтов , группы внешне собачьих синапсид после пермско-триасового массового вымирания . Появляющиеся группы архозавров , которые процветали после вымирания, включая крокодилов , динозавров и их предков, привели к исчезновению оставшихся более крупных цинодонтов, оставив только более мелкие формы. ^[3] Выжившие цинодонты смогли преуспеть только в нишах с минимальной конкуренцией со стороны дневных динозавров, превратившись в типичных мелкотелых насекомоядных обитателей ночного подлеска. ^[4] Хотя ранние млекопитающие продолжали развиваться в несколько, вероятно, довольно распространенных групп животных в течение мезозоя , все они оставались относительно небольшими и вели ночной образ жизни.

Лишь с массовым вымиранием в конце мелового периода динозавры открыли сцену для создания новой фауны млекопитающих. Несмотря на это, млекопитающие продолжали иметь маленькое тело на протяжении миллионов лет. ^[5] Хотя все крупнейшие животные, живущие сегодня, являются млекопитающими, большинство млекопитающих по-прежнему ведут мелкий ночной образ жизни. ^[6]

Адаптация млекопитающих к ночному образу жизни

Усы землеройки используются для поиска добычи, навигации и социализации .

Многочисленные особенности физиологии млекопитающих, особенно особенности органов чувств, по-видимому, являются адаптацией к ночному образу жизни. К ним относятся:

Чувства

• Острый слух со свернутыми улитками , наружными ушными раковинами и слуховыми косточками в ухе.
• Очень хорошее обоняние, хорошо развитые носовые раковины . У большинства млекопитающих имеется большая обонятельная луковица .
• Хорошо развито осязание, особенно усов . ^[7]
• За исключением высших приматов , роговица очень крупная , дающая менее острое зрительное изображение по сравнению с птицами и рептилиями. ^[8]
• Ограниченное цветовое зрение . ^[9]

Физиология

• Эндотермия , которая позволила ранним млекопитающим стать независимыми от солнечной радиации и факторов окружающей среды. ^[1]
• Уникальный тип бурой жировой ткани , позволяющий млекопитающим быстро вырабатывать тепло. ^[10]
• Митохондрии с частотой дыхания в пять-семь раз выше, чем у рептилий аналогичного размера. ^[11]
• Мех способствует терморегуляции в холодную (ночную) среду.
• Отсутствие механизма защиты глаз от (дневного) ультрафиолета . ^[12]
• Потеря способности производить гадусол, химическое вещество, защищающее от солнца. ^{[13] [14]}
• Механизм репарации ДНК фотолиазой , основанный на видимом свете, не работает у плацентарных млекопитающих, несмотря на то, что он присутствует и функционирует у бактерий, грибов и большинства других животных. ^{[15] [16]}

Поведение

• Циркадные ритмы и модели поведения во всех базальных группах млекопитающих являются ночными, по крайней мере, у плацентарных . ^{[17] [18]}
• Роющий образ жизни, позволяющий укрыться от климата и дневных хищников, по-видимому, является основной чертой млекопитающих. ^[19]

Рекомендации

1. Геркема MP, Дэвис В.И., Фостер Р.Г., Менакер М., Хат Р.А. Ночное узкое место и эволюция моделей активности млекопитающих. Учебник биол. наук. 3 июля 2013 г.; 280 (1765): 20130508. дои: 10.1098/rspb.2013.0508
2. Синн, Дж. «Новое исследование показывает влияние доисторической ночной жизни на зрение млекопитающих». Техасский университет . Проверено 24 ноября 2014 г.
3. Бентон, Майкл Дж. (2004). Палеонтология позвоночных (3-е изд.). Оксфорд: Блэквелл Сайенс. ISBN 978-0-632-05637-8.
4. Килан-Яворовска, Зофия; Чифелли, Ричард Л.; Ло, Чжэ-Си (2004). Млекопитающие эпохи динозавров: происхождение, эволюция и строение . Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета. п. 5. ISBN 978-0-231-11918-4.
5. Тан, К. (28 марта 2007 г.). «Расцвет современных млекопитающих произошел спустя много времени после гибели динозавров». ЖиваяНаука . Проверено 24 ноября 2014 г.
6. Гамберале-Стилле, Г.; Холл, КСС; Таллберг, Б.С. (10 августа 2006 г.). «Сигналы прибыльности? Предпочтения пищевых цветов у мигрирующих молодых черных шапок различаются в отношении фруктов и насекомых». Эволюционная экология . 20 (5): 479–490. дои : 10.1007/s10682-006-0015-y. S2CID  45267536.
7. Грант, Робин; Митчинсон, Бен; Прескотт, Тони (2011). «Вибриссальное поведение и функции». Схоларпедия . 6 (10): 6642. Бибкод : 2011SchpJ...6.6642P. doi : 10.4249/scholarpedia.6642 .
8. Холл, Мичиган; Камилар, Дж. М.; Кирк, ЕС (24 октября 2012 г.). «Форма глаз и ночное узкое место млекопитающих». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 279 (1749): 4962–4968. дои :10.1098/rspb.2012.2258. ПМЦ 3497252 . ПМИД  23097513. 
9. Дэвис, Уэйн, Иллинойс; Коллин, Шон П.; Хант, Дэвид М. (июль 2012 г.). «Молекулярная экология и адаптация зрительных фотопигментов у черепов». Молекулярная экология . 21 (13): 3121–3158. дои : 10.1111/j.1365-294X.2012.05617.x . PMID  22650357. S2CID  9077192.
10. Кэннон, Б. (1 января 2004 г.). «Бурая жировая ткань: функция и физиологическое значение». Физиологические обзоры . 84 (1): 277–359. doi : 10.1152/physrev.00015.2003. ПМИД  14715917.
11. Брэнд, доктор медицины; Кутюр, П.; Остальное, ПЛ; Уизерс, КВ; Халберт, AJ (1 апреля 1991 г.). «Эволюция энергетического обмена. Протонная проницаемость внутренней мембраны митохондрий печени у млекопитающих больше, чем у рептилий». Биохимический журнал . 275 (1): 81–6. дои : 10.1042/bj2750081. ПМК 1150016 . ПМИД  1850242. 
12. Рингволд, Амунд (27 мая 2009 г.). «Водистая влага и ультрафиолетовое излучение». Акта офтальмологическая . 58 (1): 69–82. doi :10.1111/j.1755-3768.1980.tb04567.x. PMID  6773294. S2CID  24655348.
13. Ночное прошлое млекопитающих формирует чувствительность к солнцу.
14. Зачем рыбе делать солнцезащитный крем самостоятельно? - ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР
15. Лукас-Льедо Дж.И., Линч М. (май 2009 г.). «Эволюция скорости мутаций: филогеномный анализ семейства фотолиаз/криптохромов». Молекулярная биология и эволюция . 26 (5): 1143–53. дои : 10.1093/molbev/msp029. ПМЦ 2668831 . ПМИД  19228922. 
16. «Подсказки сомалийской пещерной рыбы о темном прошлом современных млекопитающих». Наука Дейли . Клеточная пресса. 11 октября 2018 года . Проверено 11 октября 2018 г.
17. Геркема, член парламента; Дэвис, WIL; Фостер, Р.Г.; Менакер, М.; Хат, РА (3 июля 2013 г.). «Ночное узкое место и эволюция моделей активности млекопитающих». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 280 (1765): 20130508. doi :10.1098/rspb.2013.0508. ПМЦ 3712437 . ПМИД  23825205. 
18. Менакер, М.; Морейра, LF; Тосини, Г. (март 1997 г.). «Эволюция циркадной организации у позвоночных». Бразильский журнал медицинских и биологических исследований . 30 (3): 305–313. дои : 10.1590/S0100-879X1997000300003 . ПМИД  9246228.
19. Дамиани, Р.; Модесто, С.; Йейтс, А.; Невелинг, Дж. (22 августа 2003 г.). «Самые ранние свидетельства рытья нор цинодонтов». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 270 (1525): 1747–51. дои :10.1098/rspb.2003.2427. ПМК 1691433 . ПМИД  12965004.