18.05.2017

Паразиты птерозавров оказались заядлыми ныряльщиками

Российские палеонтологи обнаружили у раннемеловой протоблохи Saurophthirus дыхательную систему, адаптированную к водному образу жизни. Открытие заставляет пересмотреть представления о жизненном цикле этих паразитов. Возможно, напившись крови, они ныряли для откладки яиц в водоем. По другой версии, эти насекомые кормились на плавающих птерозаврах и были ныряльщиками поневоле.

Мало кто из ископаемых насекомых удостаивается мировой славы, но иногда такое все же случается. В четвертой серии легендарного научно-популярного сериала BBC «Прогулки с динозаврами» есть эпизод, в котором птерозавр орнитохейрус грустно пережидает дождь в пещере, между делом выкусывая из крыла длинноногое паразитическое насекомое. По-латыни это не самое приятное создание называется Saurophthirus, что переводится как «вошь ящеров». Оно было открыто отечественным палеоэнтомологом Александром Пономаренко еще в 1976 году и долгое время было известно по единственному отпечатку. Однако изучение других экземпляров заурофтируса заставило Александра Расницына и Олесю Стрельникову из Лаборатории артропод Палеонтологического института РАН внести важные поправки в представления о биологии этого паразита.

В распоряжении ученых оказалось 15 заурофтирусов (14 самок и один самец), которые были найдены в Бурятии на берегах реки Витим в раннемеловом местонахождении Байса, чей возраст составляет около 125 млн лет. Все они относятся к виду Saurophthirus longipes. Шесть его представителей, включая экземпляр, с которым работал Пономаренко, были изучены в ходе нового исследования под бинокулярным и сканирующим микроскопами. Кроме того, три заурофтируса, две самки и один самец, в 2013 году были обнаружены в Северо-Восточном Китае в породах близкого возраста и отнесены к другому виду — Saurophthirus exquisitus. Оба этих вида, российский и китайский, обладают рядом характерных черт, которые выдают в них эктопаразитов.

Во-первых, брюшко у самок заурофтирусов слабо склеротизовано, так что сквозь покровы просвечивают внутренние органы. А это значит, что стенки их тела могли растягиваться после приема большой порции жидкой пищи. Во-вторых, на каждой лапке заурофтируса расположено по два больших загнутых коготка — они идеально подходят для заякоривания на движущемся объекте. В-третьих, у заурофтируса нет крыльев, подобно современных вшам и блохам. В-четвертых, у этого насекомого имеется колюще-сосущий хоботок, которым можно прокалывать плотную кожу жертвы. В-пятых, такие же удлиненные конечности характерны в наши дни для клещей, кровососущих клопов и мух-кровососок, которые питаются на летучих мышах: ноги-«ходули» незаменимы, когда приходится сидеть на крыловой мембране, то растягивающейся, то собирающейся в складки.

В начале раннего мела никаких летучих мышей не было, они появились 80 млн лет спустя в эоцене. Зато в то время процветали птерозавры, обладавшие такими же крыловыми перепонками. Пазл сложился: заурофтирус мог паразитировать только на птерозаврах! Это предположение выглядит особенно убедительным, если вспомнить о немаленьких габаритах заурофтируса — длина его тела составляла 8–12 мм, тогда как средний размер современных блох — около 3–5 мм. То есть на некрупных существах вроде тогдашних млекопитающих этому паразиту делать было нечего.

Споры о систематическом положении заурофтируса не утихают — одни считают его близким родичем современных блох, тогда как по мнению других специалистов он принадлежит какой-то особой группе насекомых. Дело в том, что тело современных блох сплющено с боков, тогда как заурофтирус сплющен со спины и брюшка. Да и длинные 17-члениковые антенны заурофтируса, выступающие за пределы тела, не очень-то похожи на антенны современных блох, редуцированные до трех члеников и прячущиеся в специальных углублениях по бокам головы. Несмотря на все эти нюансы, до сих пор никто всерьез не сомневался в паразитическом образе жизни заурофтируса. Тем неожиданнее выглядит открытие, сделанное авторами статьи.

Выяснилось, что заурофтирус был обладателем специализированной дыхательной системы с сокращенным числом дыхалец и расширенными трахейными стволами. У блох, как и у большинства наземных насекомых, имеется полный набор из 10 пар дыхалец, попарно расположенных на сегментах брюшка и груди. А вот у заурофтируса было только две пары дыхалец, но увеличенных: одна пара располагалась на среднегруди, а другая — на восьмом сегменте брюшка. Такая дыхательная система называется амфипнейстической и характерна для личинок водных жуков и личинок двукрылых, живущих в воде, на гниющих растениях и других плотных средах с ограниченным доступом к кислороду. Поднимаясь к поверхности, такие насекомые создают в расширенных трахеях запасы воздуха, чтобы снова уйти на глубину.

Встает вопрос — как согласовать наличие амфипнейстической дыхательной системы с общепринятой гипотезой о паразитизме заурофтируса? Расницын и Стрельникова предположили, что этот паразит, насосавшись крови, отваливался от птерозавра и падал в воду, где откладывал яйца. Отсюда и адаптации к дыханию под водой. Подобным образом в водоемы для откладки яиц заходят и некоторые современные непаразитические двукрылые, например, самки семейств Blephariceridae (сетчатокрылки) и Nymphomyiidae (а двукрылые, как известно, это дальние родичи блох).

Растяжимое брюшко самок заурофтируса — еще один аргумент в пользу того, что им приходилось покидать хозяев после кровососания. Если бы самки сидели на хозяине постоянно, то им не приходилось бы, подобно комарам, за один раз вливать в себя большую порцию крови, чтобы создать запас питательных веществ, необходимый для развития яиц. Интересно, что самцы заурофтирусов, судя по наличию хоботка, также являлись кровососами, но при этом обладали вполне жестким нерастяжимым брюшком, то есть пили кровь небольшими порциями и никуда со своих жертв не слезали.

Уход в воду создает благоприятные условия для захоронения, что объясняет, почему заурофтирусов находят в сравнительно большом количестве, хотя обычно ископаемые эктопаразиты — это штучный «товар» (велика ли вероятность, что вошь случайно свалится с хозяина в воду и превратится в окаменелость?). Впрочем, ни один из заурофтирусов не найден ни раздувшимся от крови, ни с яйцами внутри, что довольно странно, ведь, согласно обсуждаемой гипотезе, именно в таком состоянии эти насекомые и оказывались в водоемах. Элементный анализ не выявил в кишечниках заурофтирусов следов железа, что могло бы свидетельствовать о кровососании. Да и к тому же довольно сложно представить эктопаразита, который бы покидал теплое и относительно безопасное тело своего хозяина, чтобы нырнуть в холодные озерные воды, кишащие рыбой и другими хищниками.

Поэтому Дмитрий Щербаков, коллега Расницына и Стрельниковой из Лаборатории артропод ПИН РАН, в том же номере «Палеонтологического журнала» предложил альтернативную гипотезу, позволяющую примирить водные адаптации заурофтируса с его паразитическим образом жизни. Согласно гипотезе Щербакова, кровососу пришлось освоить роль ныряльщика потому, что ныряльщиком был его хозяин. И действительно, в последние годы появляется все больше свидетельств, что птерозавры вели водный или околоводный образ жизни. Кишечники птеранодонов и рамфоринхов заполнены рыбьими костями, и есть находки, доказывающие, что сами они становились пищей крупных рыб и акул.

В тех же пресноводных отложениях, что и китайские заурофтирусы, были найдены и полутораметровые птерозавры Boreopterus с очень длинными зубами, похожими на зубы дельфинов. Марк Уиттон, ведущий специалист по птерозаврам, считает, что Boreopterus ловил рыбу, плавая в озерах. Быть может, заурофтирусы сидели именно на этом летающем ящере?

Предполагается, что рыбоядные птерозавры могли садиться на воду и плавать в ней, загребая задними ногами, подобно уткам. В частности, были найдены следы, оставленные плавающими птерозаврами на мелководье. Только голова у этих существ была тяжелее, чем у водоплавающих птиц, так что они держали ее в воде, оставляя над поверхностью лишь ноздри. В таком положении большая часть туловища птерозавра была погружена в воду, и заурофтирусам тоже волей-неволей приходилось подолгу сидеть в воде. Расширенные трахеи, служившие резервуарами с воздухом, пришлись бы в такой ситуации очень кстати.

Как считает Щербаков, заурофтирусы могли быть куклородными, подобно современным мухам-кровососкам Streblidae и Nycteribiidae, живущим на летучих мышах. Вместо того чтобы откладывать яйца во внешнюю среду, как это делают нормальные насекомые, эти мухи обзавелись подобием матки, которая обеспечивает развитие личинок внутри тела матери. По сути, это аналогично живорождению у некоторых рептилий, только мухи-кровососки рождают куколку, а не детеныша. Такая особенность позволяет мухам не расставаться с прокормителем даже на стадии личинки. Если заурофтирусы размножались примерно так же, то в момент «беременности» они могли быть особенно чувствительны к недостатку кислорода, поскольку дышать им приходилось за двоих — за себя и за развивающуюся личинку.

Впрочем, гипотезу Щербакова проверить довольно трудно, пока не будут найдены «беременные» заурофтирусы. В наши дни насекомые-эктопаразиты, живущие на водоплавающих птицах и водных млекопитающих, обходятся без специализированной амфипнейстической дыхательной системы. Например, вши, паразитирующие на морских котиках, ограничиваются многочисленными плоскими чешуйками на брюшке, которые задерживают пузырьки воздуха, когда прокормитель выныривает на поверхность. Подобная воздушная прослойка формируется и на брюшной поверхности (пластроне) у водных клопов. Почему по такому пути не пошли и заурофтирусы? Впрочем, по размерам они на порядок превосходят вшей, и потребность в кислороде у них явно не та, так что прямолинейное сравнение было бы не совсем корректным.

Палеонтолог, реконструирующий повадки древних существ, похож на сыщика, который пытается изобличить преступника по скудным уликам. Часто вопросов больше, чем ответов, а вновь открывшиеся обстоятельства порой драматически влияют на ход расследования. Заурофтирус не пойман с поличным, так что окончательные «обвинения» против него выдвигать пока рано. И всё же он остается главным подозреваемым в паразитировании на птерозаврах. На данном этапе расследования палеонтологи предполагают, что подозреваемый предпринимал попытки скрыться под воду. Но, возможно, в будущем ученым придется пересмотреть эту гипотезу.

Александр Храмов

Источники:

1. elementy.ru