Наприкінці листопада 2021 року міжнародний фаховий англомовний журнал «Current Biology» (імпакт-фактор – 10.8) опублікував колективну статтю бельгійських, українських, французьких, новозеландських і молдовських учених «Hypersalinity drives convergent bone mass increases in Miocene marine mammals from the Paratethys» («Гіперсолоність є чинником конвергентного збільшення кісткової маси у міоценових морських ссавців із Паратетісу»). Про суть і значення наукових результатів, відображених у цій статті, пресслужба НАН України розпитала одного з її співавторів – провідного наукового співробітника відділу еволюційної морфології Інституту зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України доктора біологічних наук Павла Гольдіна.  Павло Гольдін (фото – з Facebook-сторінки вченого) |
– Пане Павле, розкажіть, будь ласка, чому присвячується ваша зі співавторами нова стаття? Які важливі та цікаві наукові результати вона висвітлює?
– У нашій статті розглядається питання еволюції внутрішньої будови кісток морських ссавців. Загальновідомо (і доволі давно), що в епоху міоцену велику територію, котра охоплює близько половини сучасної України, а також Азово-Чорноморський і Каспійський басейни, вкривало море Паратетіс. Воно поділялося на кілька басейнів, серед яких Східний Паратетіс і Центральний Паратетіс, заселені морськими ссавцями – китами, дельфінами, тюленями, сиренами. Всіх цих тварин поєднувала незвичайна внутрішня будова кісток, а саме – властивий їм пахіостеосклероз. Тобто їхні кістки ззовні виглядали як роздуті, були дуже великі й товсті (це називається пахіостозом), але водночас – дуже щільні всередині (це називається остеосклерозом). Результатом поєднання роздутості, кремезності та щільності кісток є явище пахіостеосклерозу. Тією чи іншою мірою він трапляється в усіх групах водних хребетних. Пахіостеосклероз був і у мезозойських ящурів, і у прадавніх предків китоподібних, які жили 40 мільйонів років тому. Є він і у сучасних сирен – морських корів, зокрема у ламантинів. А от, наприклад, у сучасних китоподібних і тюленів – ні (крім, хіба що, деяких кісточок у моржів).
 Паратетіс і досліджені авторами морські ссавці (джерело: www.cell.com) |
– А чому так сталося? З чим це може бути пов’язано?
– Саме в цьому й полягала таємниця, яку ми намагалися розкрити. Що ми для цього зробили? Приготували препарати кісток представників усіх таксономічних груп морських ссавців – кількох вусатих китів, кількох дельфінів і кількох тюленів, – виявили спільні риси внутрішньої будови цих кісток, за допомогою комп’ютерної томографії та методів палеогістології обстежили їхні внутрішні макроанатомію і мікроанатомію. З’ясувалося, що в основі цих еволюційних перетворень лежить такий механізм онтогенезу (індивідуального розвитку), як прискорена і надсильна регенерація кісток, і ці перетворення кістки спостерігаються у тварин, котрі живуть у надсолоній воді. Функціональне значення цього процесу полягає в тому, щоби скелет ставав своєрідним баластом під час занурення. Адже солона вода щільніша за звичайну, тож, аби пірнути в неї й утриматися біля морського дна, тварині потрібен щільніший, важчий кістяк. Отже, наша гіпотеза полягає в тому, що пахіостеосклероз був спільною і, до того ж, незалежно сформованою еволюційною відповіддю різних груп морських ссавців Паратетісу на зміну екологічних умов. І ми знайшли палеогеографічне підтвердження цієї гіпотези: Центральний Паратетіс, який займав територію сучасних Угорщини, Румунії, Хорватії та, частково, Молдови й Заходу України, 13 мільйонів років тому пережив кризу солоності, під час якої море майже висохло, а те, що від нього залишалося, перетворилося на гіперсолоний басейн. Цей період тривав порівняно недовго – від 100 до 200 тисяч років, але тогочасні геологічні умови були надто суворі та нагадували, скажімо, сучасне озеро Сиваш поблизу Азовського моря. Тваринам ніде було подітися звідти, і, щоб якось вижити, вони мусили змінитися під надзвичайним тиском екологічних умов, тиском добору, внаслідок якого й виникли чудернацькі пахіостеосклеротичні кити, дельфіни та тюлені. Коли солоність моря повернулася до свого звичайного рівня, цей еволюційний крок уже неможливо було відкотити назад – нащадки змінених тварин так і залишилися з пахіостеосклеротичними скелетами. А оскільки після цього епізоду Паратетіс здебільшого був ізольованим від світового океану (зокрема, від Середземного моря) й інших морських ссавців там майже не було, то нащадки китів і тюленів, які пережили кризу солоності, утворили ендемічну фауну на величезних теренах від сучасних Угорщини до Казахстану. Тобто впродовж близько 5 мільйонів років уся фауна морських ссавців у цьому регіоні складалася з їхніх нащадків, які дали надзвичайне таксономічне, екологічне різноманіття, зайнявши всі екологічні ніші. Отаку історію ми розповіли і такі закономірності виявили за допомогою гістології скам’янілих кісток вимерлих організмів.
 Внутрішня будова кісток у міоценових морських ссавців Паратетісу (джерело: www.cell.com) |
– Цікава історія! А у світі хтось іще займається такими дослідженнями? І наскільки ця тема розроблена?
– Цю тему багато років розробляли щонайменше двоє з наших співавторів. Роботу, про яку ми говоримо, виконала міжнародна команда дослідників. Я в ній відповідав за вусатих китів. Мій колега і перший співавтор нашої статті Леонард Девеле з Бельгії відповідав за тюленів. Йому допомагав колега з Молдови Теодор Обаде. Колега Фелікс Маркс, який працював у Бельгії, відповідав за дельфінів. А двоє колег із Франції – Вівіан де Бюфреніль і Мішель Лорен якраз і започаткували палеогістологічні дослідження пахіостеосклерозу. Вівіан де Бюфреніль, наприклад, розвиває цю тему вже понад 40 років. До речі, він першим відкрив явище пахіостеосклерозу у морських рептилій, які жили 150–100 мільйонів років тому, і почав систематично ним займатися. Наразі найпотужніші палеогістологічні школи, діяльність яких зазвичай не зводиться до вивчення пахіостеосклерозу, працюють у Франції, США та Китаї. Таку школу засновано вже й в Україні – у нас ці дослідження виконує мій учень Світозар Давиденко, який щойно успішно закінчив аспірантуру Інституту зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України. Він виконав роботу з пахіостеосклерозу найдавніших китоподібних, що траплялися на території сучасної України 40 мільйонів років тому.
 Український палеогістолог Світозар Давиденко (фото – з Facebook-сторінки вченого) |
– А як взагалі склалася ця міжнародна колаборація за Вашої участі? І чому ви з колегами вирішили подавати статтю до друку саме в журнал «Current Biology»?
– Коли ми всі перезнайомилися між собою, Леонард Девеле запропонував написати спільну роботу про пахіостеосклероз у тюленів. Потім ми гуртом зібралися на конференції у Парижі і з’ясували, що маємо дані про все розмаїття морських ссавців – різних тюленів, китів і дельфінів (між іншим, про те, що пахіостеосклероз був притаманний усім морським ссавцям Паратетісу, я писав іще кілька років тому). Тож вирішили об’єднати свої напрацювання і підготувати спільну роботу. Ця ідея захопила наших французьких колег-палеогістологів. Вони одразу були впевнені у слушності такого підходу і вважали, що, якщо нам вдасться отримати якісь цікаві результати, то з цього вийде робота топрівня. Ми домовилися, що не писатимемо велику книгу, а спробуємо підготувати коротку елегантну статтю. Відповідно, шукали підхожий журнал. Загальнобіологічне видання «Current Biology» видавництва «Cell Press» цілком нас задовольнило, адже «Cell», фактично, третій у світі (після «Nature» і «Science») науковий журнал із природничих наук, який вважається дуже престижним, а «Current Biology» публікує статті якраз нашого формату.
– Чи можна наукові результати, відображені у вашій з колегами статті, вважати революційними?
– Вони, радше, еволюційні – і за галуззю, і за сенсом. Тобто підбивають підсумки, пояснюють явище, яке дослідники спостерігали і 100, і 200 років тому. Раніше були окремі записки й замітки про нього, а ми спромоглися все поєднати й пояснити. Це підсумок праці – і нашої, і наших попередників – за останні 200 років.
Спілкувалася Сніжана Мазуренко