1015
Еволюція — це завжди компроміс. Ознака, корисна в одній ситуації, може стати тягарем в іншій, тож упродовж мільйонів років види радше спеціалізуються, аніж стають однаково вправними в усьому. Саме цим пояснюється, чому зуби ссавців мають такий вигляд, який мають. Дослідники у статті в журналі Science розібралися, чому один зуб украй рідко однаково добре виконує дві різні функції — ріже й дробить.
Щоб зрозуміти цей компроміс, палеонтолог Наріман Шатар з Каліфорнійського університету в Берклі та колеги зібрали зуби нижньої щелепи 250 різних хижих ссавців. Серед них були і сучасні ведмеді, коти й собаки, і давно вимерлі доісторичні хижаки на кшталт креодонтів. Науковці точно оцифрували геометрію кожного зуба 3D-сканерами, а для показової вибірки надрукували 3D-копії, щоб перевірити їх у дії.
Надруковані зуби — і сучасні, і доісторичні — пройшли два механічні випробування. Щоб перевірити різання, їх втискали в медичні гелі, які імітують справжні м’язи й тканини тварин. Щоб перевірити дроблення, ними били по кісткових моделях, що відтворюють міцність і механічні властивості реальної кістки.
Результати виявили чітку закономірність. Щоб чудово різати м’ясо, зуб має бути високим і схожим на лезо, з дуже вузьким діапазоном форм: варто його трохи змінити — і різальна здатність різко падає. Зуби для дроблення значно «поблажливіші» — природа знайшла для них багато робочих форм. Тести показали, що найкраще поглинають руйнівні навантаження зуби з ширшими, розвиненішими западинами для дроблення.
Найпоказовіше інше: менш ніж 1% із 250 проаналізованих видів спромоглися знайти форму, яка успішно балансує обидва завдання. «Ефективні різальники рідко бувають ефективними дробильниками, і навпаки», — пишуть автори. З-поміж сучасних тварин найближче до балансу підійшли лише два види — плямиста гієна та азійська пальмова цивета.
Науковці припускають, що саме цей компроміс змінив хід еволюції хижих ссавців. Так званий трибосфенічний зуб — ранній зуб ссавців, що поєднував різання й дроблення, — дав давнім тваринам перевагу й підштовхнув їхній еволюційний успіх. Але водночас він наклав обмеження: у міру того, як зуби ставали кращими в одному, вони втрачали ефективність в іншому.
«Трибосфенічний план будови — це водночас і революційна інновація, і структурне обмеження», — підсумовують дослідники. Інновація, що забезпечила ранній успіх, зрештою підштовхнула ссавців розвивати зуби, спеціалізовані під різні завдання, замість одного універсального зуба, який робив би все посередньо. Ця робота — приклад того, як сучасні технології тривимірного сканування й друку дають змогу буквально «випробувати» еволюцію на міцність і зрозуміти правила, за якими природа формувала хижаків десятки мільйонів років.
