Жизнь на Земле зародилась в океанах. Примерно 475 миллионов лет назад растения начали перемещаться из воды на сушу, и потребовалось еще 100 миллионов лет, чтобы к ним присоединились первые животные с позвоночником. Но на протяжении десятков миллионов лет эти ранние наземные существа питались только другими животными, а не растительной пищей.

В статье , опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution , ученые описывают окаменелость возрастом 307 миллионов лет, принадлежащую одному из самых ранних известных наземных позвоночных, у которого развилась способность питаться растениями.

«Это одно из древнейших известных четвероногих животных, питавшихся овощами», — говорит Арьян Манн, помощник куратора ископаемых рыб и ранних четвероногих в Полевом музее в Чикаго и соавтор исследования.

«Это показывает, что эксперименты с травоядными животными восходят к самым ранним наземным четвероногим — древним родственникам всех наземных позвоночных, включая нас».

«Этот экземпляр — первый в своей группе, получивший детальную 3D-реконструкцию, которая позволила нам заглянуть внутрь его черепа и увидеть его специализированные зубы, что помогло нам проследить происхождение наземного травоядного образа жизни», — говорит Цзифан Сюн, аспирант Университета Торонто и соавтор статьи.

Исследователи назвали новый вид Tyrannoroter heberti, что означает «тиран-копатель Хеберта», в честь его первооткрывателя, Брайана Хеберта. Учёные обнаружили только череп животного, но, судя по размеру головы и более полным скелетам его родственников, Tyrannoroter, вероятно, был коренастым четвероногим существом длиной около 30 сантиметров.

«По размерам и форме он был примерно как американский футбольный мяч», — говорит Манн. По современным меркам это не очень большой размер, но это было одно из самых крупных наземных животных своего времени. Тираннорот, вероятно, немного походил на ящерицу, но он жил до того, как предки рептилий и млекопитающих отделились друг от друга, поэтому технически он не был рептилией.

Обнаружение крошечного древнего черепа

Команда обнаружила окаменелости тираннозавра на острове Кейп-Бретон в Новой Шотландии в суровых полевых условиях. «В Новой Шотландии самые высокие приливы в мире — когда мы там работаем, мы боремся с течением, когда океан возвращается», — говорит Манн. «Там очень каменистая местность, и окаменелости находятся в скалах на берегу. Палеонтологи ненавидят раскопки в скалах, потому что скала может обрушиться на вас».

Брайан Хеберт, палеонтолог-любитель из Новой Шотландии, обнаружил небольшой череп в окаменевшем пне во время полевых работ под руководством Хиллари Мэддин, профессора палеонтологии Карлтонского университета. «Череп был широким и сердцевидной формы, очень узким у морды, но очень широким сзади», — говорит Манн. «Череп, взглянув на него через пять секунд, я подумал: „О, это микрозавр-пантилид“».

Пантильды — это довольно ранняя глава в истории позвоночных животных, обитающих на суше. Когда у лопастепёрых рыб впервые появились конечности, позволяющие им передвигаться по суше, они всё ещё в значительной степени зависели от своих водных жилищ.

«Пантилиды относятся ко второй фазе наземного образа жизни, когда животные окончательно адаптировались к жизни на суше», — говорит Манн. Ученые называют их стволовыми амниотами — животными, тесно связанными с группой четвероногих, у которых развились яйца, способные оставаться сухими вне воды. Впоследствии эти стволовые амниоты разделились на рептилий и ранних предков млекопитающих.

Манн подготовил образец, аккуратно отколов породу от окаменевшей кости, но череп окаменел с закрытым ртом, и внутренние структуры, такие как черепная коробка, оставались скрытыми. Чтобы заглянуть внутрь черепа, исследователи провели компьютерную томографию , получив серию накладываемых друг на друга рентгеновских снимков для создания трехмерной картины.

Рот, созданный для растений

«Больше всего нас заинтересовало то, что скрывалось во рту этого животного после сканирования — пасть, битком набитая целым дополнительным набором зубов для измельчения и перемалывания пищи, например, растений», — говорит Мэддин, ведущий автор исследования.

Эти зубы, в том числе и на нёбе, указывают на то, что наши предки, амниотические четвероногие, питались растениями раньше, чем считали ученые ранее.

«Tyrannoroter heberti представляет большой интерес, поскольку долгое время считалось, что травоядность присуща только амниотам. Это примитивный вид амниот, но он обладает специализированным зубным аппаратом, который мог использоваться для переработки растительного корма», — говорит Ханс Суэс, старший научный геолог и куратор палеонтологии позвоночных в Смитсоновском национальном музее естественной истории и соавтор исследования.

Это не значит, что тираннозавр питался только растениями. «Когда Ханс Сьюз был моим научным руководителем во время моей постдокторской стажировки в Смитсоновском институте, он всегда говорил, что почти все травоядные животные, живущие сегодня, потребляют хотя бы некоторое количество животного белка, и что травоядность лучше всего рассматривать как градиент», — говорит Манн.

Вероятно, тираннозавр питался не только растительностью, но и более мелкими животными, включая насекомых, а экзоскелеты насекомых в рационе ранних четвероногих, возможно, проложили путь для того, чтобы такие амниоты, как тираннозавр, могли измельчать и перерабатывать жесткие растительные материалы. Более того, переваривание тел травоядных насекомых, возможно, обеспечило ранним четвероногим кишечную флору и микробы, необходимые им для переработки растений.

Растительноядные люди сталкиваются с климатическими потрясениями

Помимо прояснения происхождения травоядности, исследование также может дать представление о том, что происходит, когда травоядные животные сталкиваются с уничтожением этих растений. Тираннозавр жил в конце каменноугольного периода, когда планета пережила период изменения климата, последний переход от ледникового периода к парниковому со времен нынешнего.

«В конце каменноугольного периода экосистемы тропических лесов рухнули, и наступил период глобального потепления», — говорит Манн.

«Линия животных, к которой принадлежит Тираннортер, не очень хорошо прижилась. Это может быть важным моментом в более широкой картине того, что происходит с травоядными животными, когда изменение климата быстро меняет их экосистемы и растения, которые могут там расти».