Шеи млекопитающих

Устройство шеи, а вернее, позвоночника в шейном отделе у млекопитающих на редкость консервативно. У всех млекопитающих, от самых крупных до самых миниатюрных, у плавающих, летающих, у всех (за исключением ленивцев и ламантинов) по семь шейных позвонков. Несмотря на это завидное постоянство, их шеи весьма пластичны: из тех же семи позвонков вырастает и нечто грандиозное (вроде шеи жирафа), и нечто короткое, но прочное, приспособленное для удержания тяжелой головы (вроде шеи слона). При этом, если мы берем как пример жирафа, то для решения примерно той же задачи — для удлинения шеи, зауроподы, например, могли безнаказанно увеличивать количество позвонков в шее, жираф же обходится модернизацией немногого имеющегося в наличии, но справляется превосходно. Странный консерватизм в устройстве шейного отдела в сочетании с крайним разнообразием этих шей и их функций и привлек внимание авторов статьи, которую опубликовал недавно Journal of Mammalian Evolution.

Трудно сказать, чем именно вызвано ограничение количества позвонков, присущее млекопитающим… Тем не менее, как сообщают авторы исследования, в линии, ведущей к млекопитающим, оно формируется сравнительно рано, еще до появления не только териевых, но вообще млекопитающих, у ранних мамалиформ — цинодонтов — еще в триасе или даже на границе перми и триаса (тогда как другие особенности наших шей будут формироваться намного позднее — в юрский период или даже позже).

Трудно сказать, что именно привело к столь устойчивому числовому ограничению. Возможно, дело в том, что передний отдел шейного позвоночника у млекопитающих слишком тесно связан с головой, а задний, в свою очередь, — с поясом передних конечностей и грудным отделом. Возможно, это так, хоть это только одна из версий, объясняющих странный консерватизм наших шейных структур.

У всех млекопитающих, за исключением ленивцев и ламантинов, по семь шейных позвонков. Фото: Fernando Flores/Flickr

Шея млекопитающего действительно уникальна: череп млекопитающих и вообще синапсид в среднем гораздо менее пневматизирован — имеет гораздо меньше воздушных полостей, чем черепа существ с диапсидным строением. К тому же, наши предки довольно рано научились жевать — перерабатывать пищу в ротовой полости, что потребовало мощных мускулов для жевания и утяжелило голову. Наконец, у млекопитающих развился сравнительно крупный мозг, что также голову не облегчало. Всю эту конструкцию надо было как-то удерживать на конце шеи, это требовало конструктивных решений: голову требовалось по возможности приблизить к туловищу (отсюда характерный S-образный изгиб шеи млекопитающих). Это же потребовало развития мощных мышц для удержания головы, которые начали влиять на весь пояс передних конечностей. По крайней мере, так излагают последовательность событий авторы статьи.

Еще одним важным для эволюции млекопитающих свойством является их теплокровность и повышенная пушистость. Внешние покровы требуют ухода. Очень мохнатому животному неплохо бы (хотя, конечно, необязательно) уметь свою шерсть вылизывать, а это значит, что шея его должна быть достаточно гибкой и способной легко поворачиваться во все стороны (скажем, у крокодила подобных потребностей нет). Более того, на каком-то этапе своей эволюции (это мое предположение, но оно данным палеонтологии не противоречит) в массе своей млекопитающие имели сумки или как минимум размещали своих детенышей на теле, закрепленными на молочных сосцах. Крайне миниатюрному, только что родившемуся детенышу надо было помочь до этих сосцов добраться, то есть, опять же, проложить маршрут, что можно было осуществить, просто вылизав шерсть по направлению к сумке (да и сама по себе сумка требовала ухода), что так же способствовало развитию довольно гибкой и устойчивой к скручиванию шеи.

Шея млекопитающего ограничена возложенными (в прямом смысле) на нее функциями. При этом, возможно, из-за этих же ограничений в ней всего семь шейных позвонков.

Вероятно, как указывают авторы статьи, малое число позвонков привело к более выраженному структурному делению в сравнении с шеями животных, не столь ограниченных в их количестве. В шеях млекопитающих довольно четко выделяются, как уже сказано, задний (связанный с поясом передних конечностей), средний и передний (связанный с черепом) отделы. Это четкое разделение сохраняется, даже если животное внезапно «решает» отступить от традиционного для млекопитающих количества позвонков. Трехпалый ленивец имеет девять шейных позвонков, что даже больше, чем у черепахи (8), но отличия в отделах позвоночника и шеи у него гораздо заметнее, чем у той же черепахи.

Как полагают авторы статьи, именно высокая степень специализации шейных отделов позвоночника и позволяет шеям млекопитающих быть достаточно пластичными при крайне ограниченном числе элементов.