Boundless Biology

Ewolucja ssaków

Współczesne ssaki to synapsydy: potomkowie grupy zwanej cynodontami, która pojawiła się w późnym permie.

Ewolucja ssaków

Ewolucja ssaków przeszła przez wiele etapów od pierwszego pojawienia się ich przodków synapsydów w późnym okresie karbońskim. Ssaki są synapsydami: mają pojedynczy otwór w czaszce. Są jedynymi żyjącymi synapsydami, gdyż wcześniejsze formy wyginęły w okresie jurajskim. Wczesne synapsydy, nie będące ssakami, można podzielić na dwie grupy: pelykozaury i terapsidy. W obrębie terapsydów za przodków ssaków uważa się grupę zwaną cynodontami. Do połowy triasu istniało wiele gatunków synapsydów, które wyglądem przypominały ssaki. Linia rodowa prowadząca do dzisiejszych ssaków rozdzieliła się w jurze. Synapsydy z tego okresu to Dryolestes (bliżej spokrewniony z dzisiejszymi łożyskowcami i marsupialami niż z monotremami) oraz Ambondro (bliżej spokrewniony z monotremami). Później oddzieliły się od siebie linie eutherian i metatherian. Metaterie to zwierzęta bliżej spokrewnione z bezżuchwowcami, natomiast euterie to te bliżej spokrewnione z łożyskowcami. Eutherian odróżnia się od nie-utherian na podstawie różnych cech stóp, kostek, szczęk i zębów. Jedną z głównych różnic między łożyskowcami i niepłazowatymi eutherianami jest brak kości nasadowych, które są obecne u wszystkich innych kopalnych i żyjących ssaków (marsupialów i monotremów).

Cynodonty: Cynodonty, które po raz pierwszy pojawiły się w późnym permie 260 mln lat temu, są uważane za przodków współczesnych ssaków.

Ponieważ Juramaia, najwcześniejszy znany euteryk, żył 160 mln lat temu w Jurze, ta dywergencja musiała nastąpić w tym samym okresie. Po wymarciu w okresie kredy i paleogenu, które spowodowało wymarcie dinozaurów nieazjatyckich (ptaki są powszechnie uważane za dinozaury, które przeżyły) i kilku innych grup ssaków, ssaki łożyskowe i marsupialne rozwinęły się w wiele nowych form i nisz ekologicznych w paleogenie i neogenie, pod koniec których pojawiły się wszystkie współczesne rzędy.

Linia synapsydów wyodrębniła się z linii zauropsydów w późnym karbonie, między 320 a 315 mln lat temu. Zauropsydami są dzisiejsze gady i ptaki, a także wszystkie wymarłe zwierzęta, które są z nimi bliżej spokrewnione niż ssaki. Nie obejmuje to gadów ssakokształtnych, grupy bliżej spokrewnionej z ssakami. Przez cały okres permski do synapsydów należały dominujące drapieżniki i kilka ważnych roślinożerców. Jednak w późniejszym triasie dominującymi kręgowcami stała się niewidoczna wcześniej grupa zauropsydów – archozaury. W tym okresie pojawiły się ssakokształtne; ich doskonały węch, wspomagany przez duży mózg, ułatwił im wejście w nocne nisze, w których były mniej narażone na drapieżnictwo archozaurów. Nocny tryb życia mógł w znacznym stopniu przyczynić się do rozwoju cech ssaków, takich jak endotermia i owłosienie. W późniejszym okresie mezozoiku, gdy dinozaury teropody zastąpiły rauisuchia jako dominujące drapieżniki, ssaki rozprzestrzeniły się w innych niszach ekologicznych. Na przykład, niektóre stały się wodne, niektóre były szybowcami, a niektóre nawet żywiły się młodymi dinozaurami. Większość dowodów stanowią skamieniałości. Przez wiele lat skamieniałości mezozoicznych ssaków i ich bezpośrednich przodków były bardzo rzadkie i fragmentaryczne, jednak od połowy lat 90. ubiegłego wieku pojawiło się wiele nowych, ważnych znalezisk, zwłaszcza w Chinach. Stosunkowo nowe techniki filogenetyki molekularnej również rzuciły światło na niektóre aspekty ewolucji ssaków poprzez oszacowanie czasu wystąpienia ważnych punktów dywergencji dla współczesnych gatunków. Przy ostrożnym stosowaniu techniki te często, choć nie zawsze, zgadzają się z zapisem kopalnym. Chociaż gruczoły mlekowe są charakterystyczną cechą współczesnych ssaków, niewiele wiadomo o ewolucji laktacji. Dzieje się tak dlatego, że te tkanki miękkie nie są często zachowane w zapisie kopalnym. Większość badań nad ewolucją ssaków koncentruje się raczej wokół kształtu zębów, najtwardszych części ciała tetrapoda. Inne szeroko badane aspekty obejmują ewolucję kości ucha środkowego, wyprostowaną postawę kończyn, kostne podniebienie wtórne, futro i włosy oraz ciepłokrwistość.

Kluczową cechą synapsydów jest endotermia, a nie ektotermia widoczna u większości innych kręgowców. Zwiększone tempo przemiany materii, wymagane do wewnętrznej modyfikacji temperatury ciała, szło w parze ze zmianami w niektórych strukturach szkieletowych. Późniejsze synapsidy, które miały bardziej rozwinięte cechy charakterystyczne dla ssaków, posiadają policzki do trzymania pokarmu i zęby heterodonta (wyspecjalizowane do żucia poprzez mechaniczne rozdrabnianie pokarmu w celu przyspieszenia trawienia i uwolnienia energii potrzebnej do produkcji ciepła). Żucie wymaga również umiejętności jednoczesnego żucia i oddychania, co jest ułatwione dzięki obecności podniebienia wtórnego. Oddziela ono część jamy ustnej, w której odbywa się żucie, od części znajdującej się powyżej, w której odbywa się oddychanie, dzięki czemu oddychanie może przebiegać bez zakłóceń podczas żucia. Podniebienie wtórne nie występuje u pelykozaurów, ale jest obecne u kynodontów i ssaków. Kość szczękowa również wykazuje zmiany w stosunku do wczesnych synapsydów. Łuk zygomatyczny, czyli kość policzkowa, jest obecny u ssaków i zaawansowanych terapsydów, takich jak cynodonty, ale nie występuje u pelykozaurów. Obecność łuku jarzmowego sugeruje obecność mięśnia żwacza, który zamyka szczękę i funkcjonuje w żuciu.