Ночное узкое место

Гипотеза, объясняющая признаки млекопитающих

Художественное представление лагуны Пурбек в сумерках: Дурлстотерий (справа и в центре на переднем плане) и Дурлстодон (слева на переднем плане) вышли ночью на охоту за насекомыми. Теропод Нутетес держит пойманного Дурлстотерия (в центре на среднем расстоянии).

Tapetum lucidum европейского барсука отражает вспышку фотографа, одну из многих ночных черт, присущих млекопитающим.

Гипотеза «бутылочного горлышка» в ночное время — это гипотеза, объясняющая несколько черт млекопитающих. В 1942 году Гордон Линн Уоллс описал эту концепцию, которая гласит, что плацентарные млекопитающие были в основном или даже исключительно ночными животными на протяжении большей части своей эволюционной истории, с момента их возникновения 225 миллионов лет назад до вымирания мел-палеогенового периода 66 миллионов лет назад . ^[1] Хотя некоторые группы млекопитающих позже приспособились к дневному образу жизни, чтобы заполнить недавно освободившиеся ниши , приблизительно 160 миллионов лет, проведенных в качестве ночных животных, оставили неизгладимое наследие в анатомии и физиологии базальных млекопитающих , и большинство млекопитающих по-прежнему 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 похожих на собак синапсидов, в результате массового вымирания в пермско-триасовый период . Возникающие группы архозавров , которые процветали после вымирания, включая крокодилов , динозавров и их предков, привели к вымиранию оставшихся более крупных цинодонтов, оставив только более мелкие формы. ^[3] Выжившие цинодонты могли преуспеть только в нишах с минимальной конкуренцией со стороны дневных динозавров, эволюционируя в типичных небольших насекомоядных обитателей ночных зарослей. ^[4] В то время как ранние млекопитающие продолжали развиваться в несколько, вероятно, довольно распространенных групп животных в течение мезозоя , все они оставались относительно небольшими и ночными.

Только с массовым вымиранием в конце мелового периода динозавры освободили сцену для формирования новой фауны млекопитающих. Несмотря на это, млекопитающие продолжали оставаться мелкими в течение миллионов лет. ^[5] Хотя все самые крупные животные, живущие сегодня, являются млекопитающими, большинство млекопитающих по-прежнему являются небольшими ночными животными. ^[6]

Ночные адаптации млекопитающих

Усы землеройки , используемые для поиска добычи, навигации и социализации .

Многочисленные особенности физиологии млекопитающих, особенно особенности, связанные с органами чувств, по-видимому, являются адаптациями к ночному образу жизни. К ним относятся:

Чувства

• Острое чувство слуха, обусловленное спиральной улиткой , наружными ушными раковинами и слуховыми косточками в ухе.
• Очень хорошее обоняние, хорошо развиты носовые раковины . У большинства млекопитающих большая обонятельная луковица .
• Хорошо развитое чувство осязания, особенно усы . ^[7]
• За исключением высших приматов , у них очень большая роговица , 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 помогает в терморегуляции в холодную (ночную) погоду.
• Отсутствие защитного механизма глаза от (дневного) ультрафиолетового света. ^[12]
• Потеря способности вырабатывать гадузол, химическое вещество, защищающее от солнца. ^{[13] [14]}
• Механизм репарации ДНК с помощью фотолиазы , который зависит от видимого света, не работает у плацентарных млекопитающих, несмотря на то, что он присутствует и функционирует у бактерий, грибов и большинства других животных. ^{[15] [16]}

Поведение

• Циркадный ритм и модели поведения у всех базальных групп млекопитающих являются ночными, по крайней мере у плацентарных . ^{[17] [18]}
• Роющий образ жизни, позволяющий укрываться от климатических и дневных хищников, по-видимому, является базовой чертой млекопитающих. ^[19]

Ссылки

1. Gerkema, MP; Davies, WIL; Foster, RG; Menaker, M.; Hut, RA (3 июля 2013 г.). «Ночное узкое место и эволюция моделей активности у млекопитающих». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 280 (1765): 20130508. doi :10.1098/rspb.2013.0508. PMC  3712437. PMID  23825205 .
2. Синн, Дж. «Новое исследование показывает влияние доисторической ночной жизни на зрение млекопитающих». Техасский университет . Получено 24 ноября 2014 г.
3. Бентон, Майкл Дж. (2004). Палеонтология позвоночных (3-е изд.). Оксфорд: Blackwell Science. 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.). «Возникновение современных млекопитающих произошло спустя долгое время после вымирания динозавров». LiveScience . Получено 24 ноября 2014 г.
6. Gamberale-Stille, G.; Hall, KSS; Tullberg, BS (10 августа 2006 г.). «Сигналы прибыльности? Предпочтения цвета пищи у мигрирующих молодых черноголовых чернетей различаются для фруктов и насекомых». Evolutionary Ecology . 20 (5): 479–490. doi :10.1007/s10682-006-0015-y. S2CID  45267536.
7. Грант, Робин; Митчинсон, Бен; Прескотт, Тони (2011). «Вибриссальное поведение и функция». Scholarpedia . 6 (10): 6642. Bibcode :2011SchpJ...6.6642P. doi : 10.4249/scholarpedia.6642 .
8. Холл, MI; Камилар, JM; Кирк, EC (24 октября 2012 г.). «Форма глаза и ночное бутылочное горлышко млекопитающих». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 279 (1749): 4962–4968. doi :10.1098/rspb.2012.2258. PMC 3497252. PMID  23097513 . 
9. Дэвис, Уэйн ИЛ; Коллин, Шон П.; Хант, Дэвид М. (июль 2012 г.). «Молекулярная экология и адаптация зрительных фотопигментов у черепных клеток». Молекулярная экология . 21 (13): 3121–3158. Bibcode : 2012MolEc..21.3121D. doi : 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». Physiological Reviews . 84 (1): 277–359. doi :10.1152/physrev.00015.2003. PMID  14715917.
11. Brand, MD; Couture, P.; Else, PL; Withers, KW; Hulbert, AJ (1 апреля 1991 г.). «Эволюция энергетического метаболизма. Проницаемость протонов внутренней мембраны митохондрий печени у млекопитающих больше, чем у рептилий». The Biochemical Journal . 275 (1): 81–6. doi : 10.1042/bj2750081. PMC 1150016. PMID  1850242. 
12. Рингволд, Амунд (27 мая 2009 г.). «Водородная влага и ультрафиолетовое излучение». Acta Ophthalmologica . 58 (1): 69–82. doi :10.1111/j.1755-3768.1980.tb04567.x. PMID  6773294. S2CID  24655348.
13. Ночной образ жизни млекопитающих формирует чувствительность к солнцу
14. Зачем рыбам делать свой собственный солнцезащитный крем? - NPR
15. Lucas-Lledó JI, Lynch M (май 2009). «Эволюция скоростей мутаций: филогеномный анализ семейства фотолиаз/криптохромов». Молекулярная биология и эволюция . 26 (5): 1143–53. doi :10.1093/molbev/msp029. PMC 2668831. PMID  19228922 . 
16. «Подсказки сомалийской пещерной рыбы о темном прошлом современных млекопитающих». Science Daily . Cell Press. 11 октября 2018 г. Получено 11 октября 2018 г.
17. Gerkema, MP; Davies, WIL; Foster, RG; Menaker, M.; Hut, RA (3 июля 2013 г.). «Ночное узкое место и эволюция моделей активности у млекопитающих». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 280 (1765): 20130508. doi :10.1098/rspb.2013.0508. PMC 3712437. PMID  23825205 . 
18. Menaker, M.; Moreira, LF; Tosini, G. (март 1997). «Эволюция циркадной организации у позвоночных». Бразильский журнал медицинских и биологических исследований . 30 (3): 305–313. doi : 10.1590/S0100-879X1997000300003 . PMID  9246228.
19. Дамиани, Р.; Модесто, С.; Йейтс, А.; Невелинг, Дж. (22 августа 2003 г.). «Самые ранние свидетельства рытья нор цинодонтами». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 270 (1525): 1747–51. doi :10.1098/rspb.2003.2427. PMC 1691433. PMID  12965004 .