Что произошло
Мы описали новый вид травоядного млекопитающего, обнаруженного в бассейне Туркана на севере Кении, представленного в ископаемой находке резцами, малыми и большими коренными зубами. Этот новый таксон был назван Epirigenys lokonensis (от epiri, означающего «бегемот» на языке Туркана, и Lokone, места обнаружения находки). Мы анализируем эти зубы, основываясь на их подробном описании и сравнении с зубами других представителей подкласса китопарнокопытных, который включает, в частности, китов, дельфинов, коров, свиней и оленей. Мы использовали два аналитических метода, кладистический анализ и метод максимальной вероятности, чтобы сравнить 42 таксона ископаемых на основе 148 описательных характеристик зубов.
Эти методы позволяют восстановить филогенетические связи между новыми видами. Все результирующие деревья этого анализа показывают, что одни и те же отношения связывают гиппопотамов, Epirigenys (новый вид), и bothriodontines, группу из семейства антракотериев — вымершего семейства из подкласса китопарнокопытных. В самом деле, зубы Epirigenys обнаруживают морфологическую картину Anthracothere bothriodontines, однако имеют утолщенную эмаль, плоскую жевательную поверхность, тупые выступы на зубах и морфологию малых коренных зубов, показывающую большое сходство с ныне известными древнейшими бегемотовыми (Morotochoerus, Kenyapotamus).
Это позволяет нам предположить новый возможный сценарий происхождения бегемотов. Сначала они появились в азиатской группе антракотериев, возраст которой оценивается от 40 миллионов лет, затем они проникли в Африку 35 миллионов лет назад и независимо развивались в Африке до того, что мы знаем как современных бегемотов.
Это открытие значительно заполняет пробел в истории эволюции бегемота, дает нам направление для новых усилий, чтобы найти общего предка китообразных и бегемота — сценарий, который в настоящее время подтверждается только анализом ДНК.
Предыстория
Первые ископаемые останки (фрагмент нижней челюсти) были найдены в 1994 году кенийской группой. Затем образец был помещен в Национальный музей Кении в Найроби. Во время семинара специалистов по бегемотам, проходившего в этом музее в 2005 году, мы нашли эту челюсть и уже знали, что это было то, что мы искали, потому что она представляет собой мозаику из характеристик, свойственных антракотериям, и из новых черт бегемотов. Но образец был слишком мал для проведения тщательного анализа. Поэтому мы трижды — в 2007, 2009 и 2011 годах — отправлялись в экспедицию в ту же область, где кенийская группа была 20 лет назад, и нашли больше ископаемых останков этого млекопитающего.
Главным предметом обсуждения является то, что история эволюции бегемота была загадочной по нескольким причинам:
1) У бегемота квазиуникальная экология, поскольку это большие травоядные, которые проводят большую часть своего времени в воде, но кормятся на земле. В наше время мало млекопитающих являются представителями подобной экологии: бобер и капибара. Уникальная морфология зубов бегемота показывает, что сложно сравнивать его с другими млекопитающими.
2) История эволюции бегемота считалась менее впечатляющей, чем история его родственной группы — китообразных. Более того, ископаемые отложения, в которых мы можем найти ключ к происхождению гиппопотамов, бывают озерными или речными, являющимися редкими, особенно в Африке, и более скудными, чем морские отложения.
3) Предположение о филогенетических связях между китами и бегемотами впервые было выдвинуто на основе молекулярных данных, в частности ДНК. Трудность в понимании связей между гиппопотамами и китами, которые предлагает молекулярная филогения, связана с высокой степенью морфологической специализации в обеих группах. Палеонтологи, а в большей степени анатомы были настроены очень скептично на этот счет.
Затем открытие в начале века лодыжек у предка кита (костей, обнаруживающих уникальную морфологию каждого подкласса млекопитающих) означало, что китообразные относятся к китопарнокопытным — к классу, включающему коров, овец, оленей, жирафов, кабанов, верблюдов и бегемотов. Таким образом, филогенетическая гипотеза, основанная на молекулярных данных, стала весьма правдоподобной.
В этом контексте расшифровка истории эволюции бегемотов становится сложной задачей, потому что мы должны учитывать огромные этапы эволюции, которые не были запечатлены в окаменелостях. Действительно, частью этой проблемы является то, что мы не признаем близких родственников гиппопотамов, несмотря на то что они есть в наших коллекциях (антракотерии), и что важный период диверсификации этой ветви состоялся во время периода, из которого у нас нет ископаемых отложений.
Таким образом, местность у холма Локон является оригинальным окном в этот период (28 млн лет назад), и Epirigenys lokonensis является ископаемым, которое нужно нам, чтобы восстановить всю историю.
Перспективы
Тем не менее существует разрыв в 13 млн лет в эволюции бегемота, позволяющий понять расхождение с китообразными. Действительно, самому древнему известному антракотерию 40 миллионов лет, а самому древнему китообразному — 53 миллиона. Но самое любопытное то, что обе группы млекопитающих возникли в Южной Азии. Поэтому мы теперь знаем, что следующим шагом будет выяснение происхождения антракотерия в Азии ранее 40 млн лет назад и попытки найти общего предка китообразных и гиппопотамов.
Бегемот и китообразные являются млекопитающими, живущими в воде, поэтому мы можем задаться вопросом, является ли эта способность общей характеристикой китообразных и бегемота или она появилась независимо в обеих группах. Этот вопрос важен, поскольку он может помочь описать глубокие гомологии, которые мы можем исследовать, в частности, в геноме. Таким образом, вторая цель нашего исследования — характеризовать способность антракотериев приспособиться к водному образу жизни. Это требует междисциплинарного подхода, сочетающего геохимию, морфофункциональную анатомию и палеоклиматические исследования. Понимание палеоэкологии этой группы млекопитающих также поможет нам узнать общего предка гиппопотамов и китов.
