У березні 2025 року фаховий журнал “Scientific Reports”, що належить до видавничої групи “Nature”, опублікував статтю “Evolution of accessory bones in cetacean skull coupled with decreasing rate of ossification of cranial sutures” («Еволюція додаткових кісток у черепі китоподібних пов’язана зі зниженням швидкості скостеніння черепних швів»), яку підготували науковці відділу еволюційної морфології Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України – провідний науковий співробітник доктор біологічних наук, професор Павло Гольдін і аспірантка Валерія Теліженко. Що досліджували автори і яких висновків дійшли – про це пресслужба НАН України розпитала Павла Гольдіна.
Кит-горбань стрибає у водах Антарктиди. Авторка фото – Оксана Савенко; джерело – Національний антарктичний науковий центр – https://www.facebook.com/photo/?fbid=1535267650016440&set=a.577932769083271)
Як важливо бути скрупульозним
– Пане Павле, як виникла ідея вашого з пані Валерією Теліженко дослідження?
– Ідея виникла спонтанно. Я багато часу проводив у різних природничих колекціях в Україні й за кордоном, фотографував і обмірював черепи китоподібних для цілей інших досліджень. І під час роботи помітив, що інколи у черепах трапляються незвичні кістки, так звані додаткові. Вони не властиві більшості екземплярів, і їх немає в жодних описах. Тож я почав звертати на це увагу і систематизувати нові дані, передивився більше зразків – і згодом зібрав інформацію про цілу колекцію. Тоді й виникла ідея узагальнити дані та кількісно описати їх, передусім щоб збагнути еволюційні тенденції, за якими ці додаткові кістки виникають, і з’ясувати, з чим це може бути пов’язано.
На початку ми запропонували як робочу гіпотезу, а потім за допомогою кількісних розрахунків, які виконала моя співавторка пані Валерія Теліженко, довели, що наявність нововиявлених додаткових кісток позитивно корелює зі сповільненням скостеніння швів у черепі китоподібних.
– Тобто вони не конче з’являються, це лише можливий варіант?
– Так, додаткові кістки є не в усіх екземплярів того чи того виду. В одних видів вони трапляються частіше, в інших – рідше. У деяких видів – надзвичайно рідко: аж до одного випадку на тисячу чи навіть на десять тисяч зразків.
– Невже ніхто, крім Вас, ніколи не звертав на це уваги?
– Звертали увагу на інші види. Наприклад, такі ефекти описано у людини. Бо, звісно, людські анатоми мають справу зі значно більшими вибірками черепів, ніж ми, зоологи: йдеться про сотні тисяч зразків. Крім того, цю особливість помітили для видів, у яких вона трапляється відносно часто, зокрема в їжаків. Але для китоподібних, та ще на такій великій вибірці (а ми зі співавторкою проаналізували більш як половину всіх сучасних китоподібних і порівняли їх із низкою таксонів наземних парнокопитних) – це перше подібне дослідження у світі.
Приклади додаткових кісток у черепах китоподібних. Джерело: https://www.nature.com/articles/s41598-025-95566-x
– А чому китоподібних порівнювали саме з парнокопитними?
– Тому що парнокопитні – це найближчі родичі китоподібних. Усі вони мають спільного предка. Від основної генетичної гілки, яка дала початок усім парнокопитним, китоподібні відокремилися близько 55–53 мільйонів років тому.
Важливо також, що ми першими виявили такі ж закономірності – щодо сповільнення скостеніння швів черепа – в оленів. Загалом і до нас було відомо, що черепи оленів мало костеніють. Але саме ми показали, що китоподібні продовжують цю тенденцію. Цікаво, що найбільш скостенілі черепи у китоподібних відповідають найменш скостенілим черепам в оленів. Тобто там, де олені закінчують, китоподібні підхоплюють і розвивають.
Так само ми стали чи не першими, хто виявив у різних оленів додаткові кістки, зокрема і схожі на ті, що є й у китоподібних. Наприклад, ми знайшли їх в оленя мунтжака, батьківщина якого – Південна Азія, передусім Індія (хоча він акліматизований також на британських островах). Скажімо так, ми довели, що мунтжак – найближчий до китоподібних серед парнокопитних.
Еволюція темпів скостеніння швів черепа у китоподібних порівняно з наземними парнокопитними та їхня кореляція із наявністю додаткових кісток. Джерело: https://www.nature.com/articles/s41598-025-95566-x
«Пізні квіти» водного світу
– У вашій зі співавторкою статті вперше описано певні ефекти й закономірності. Розкажіть про них докладніше, будь ласка.
– Ми не лише показали, що ймовірність виникнення додаткових кісток позитивно корелює зі сповільненням скостеніння швів черепа, а й на додачу виявили закономірності еволюційної швидкості цих процесів. Ми показали, що сповільнення скостеніння виникає у китоподібних на початку їхньої еволюції. Тобто відколи вони перейшли до водного способу життя, швидкість еволюції їхнього скостеніння стрімко впала. На нашу думку, ця риса була іманентно властива їм від початку їхньої еволюції, а потім ще й еволюційно закріпилася. Сповільнене скостеніння черепа – це прояв еволюційної стратегії китоподібних.
– А яка еволюційна доцільність цих змін? Навіщо вони потрібні, які переваги дають? Чи допомагають пристосуватися до середовища?
– Щодо цього ми запропонували кілька робочих гіпотез. Згідно з однією із них, це передумова для подовженого росту. Для великих тварин, які, до того ж, живуть у воді, це корисно, з еволюційного погляду. Не обмежені вимогами життя на суходолі, вони не мусять швидко виростати й одразу переходити до розмноження.
– Можуть собі дозволити рости й розвиватися довше.
– Так, можуть собі дозволити рости довше, набувати більших розмірів, а велика тварина вислизає з-під тиску хижаків, ніхто на неї не полює. І це одна з причин довголіття китоподібних. А якщо ти великий і довго живеш, то маєш переваги. До речі, з людиною така ж ситуація: ми теж відносно великі тварини, які доволі довго ростуть і живуть. І у нас теж відносно довго костеніє череп. Можливо, саме через це у людей відносно часто з’являються ті-таки додаткові кістки. Хоч і не так часто і не так багато, як у китоподібних, які за цими показниками перевершили всіх наземних звірів, включно з людиною.
– Чи впливають особливості скостеніння черепа на нервову діяльність і рівень інтелекту в китоподібних?
– Такого висновку ми не дійшли, адже найменш скостенілі черепи трапляються у вусатих китів, а найрозумніші все ж зубаті: косатка, кашалот, деякі дельфіни (наприклад афаліна) й інші. Одне слово, ми не певні, що тут є бодай якась кореляція з розвитком мозку й інтелектуальними здібностями. Особливості росту є певною загальною рамкою, в межах якої мозок та інтелект можуть розвиватися більше. Або ні.
– А чи можливо дослідити такий зв’язок окремо?
– Чому ж ні, можливо. Це перспективна тематика. Але тут ми точно не перші. Чимало дослідників брались її вивчати і дечого, звісно, досягли. Вже опубліковано доволі багато наукових праць. Проте знаків питання все ще лишається достатньо, а відомого значно менше, ніж невідомого. Тобто простір для досліджень є.
Та ми зауважили ще одну особливість – універсальну, більш притаманну китоподібним і зрозумілішу для пояснення. Вона полягає у тому, що якщо в черепі не костеніють шви, то з’єднання між кістками – рухомі. І це означає, що кістки черепа можуть зсуватись одна відносно іншої, а рухомий череп, який не затвердів цілком, функціонує як пружинна конструкція. Це корисне пристосування для тварин: коли кістки черепа ледь-ледь розширюються і створюють додатковий простір, китові чи дельфіну значно легше поглинути здобич, швидко засмоктавши її з потоком води. Ми вважаємо полегшення всмоктувального живлення ще однією перевагою особливої будови черепа китоподібних. Саме тому, на нашу думку, ця риса, притаманна китоподібним від початку їхнього вторинно водного способу життя, зрештою закріпилася на рівні всієї групи.
Кит-горбань роззявляє пащу (авторка фото – Оксана Савенко; джерело – Національний антарктичний науковий центр – https://www.facebook.com/AntarcticCenter/posts/pfbid02LCiSNuG4RngppDeM6GpHWYQkEM9f9fyAd4FMi4XEiJbUHk2rtXiq4uz87bqrmJKsl)
Смугач Брайда готується пообідати рибою. Автор фото – Рафаель Фернандес Кабальєро. Джерело: https://oceanographicmagazine.com/news/epic-whale-image-wins-the-ocean-photographer-of-the-year-2024/
– Як добре такий рухомий череп захищає мозок?
– Він зручний, якщо тварина живе у воді, де, до того ж, значно менші ризики травмуватись об щось тверде, а жодна більша істота їй не загрожує.
– Наскільки суттєвими ваші результати є для науки? Як ви самі оцінюєте свій внесок? Науковці зазвичай доволі скромні й обережні в таких питаннях, і все ж.
– Як я вже говорив, особливості того ж штибу, що й у нашому дослідженні, науковці помічали у звірів і до нас. Їх відкрили, наприклад, у риб і прадавніх амфібій. Ми ж виявили, що звірі, які стають схожими на риб за способом життя, уподібнюються до них і будовою черепа. Цей цікавий ефект дає змогу інакше поглянути на звірів як таких. А люди теж звірі, і тепер можуть подивитися на себе під новим кутом зору.
Двоє замість всіх
– Пане Павле, розкажіть, будь ласка, про «поділ праці» у цьому дослідженні. І як вам удвох із колегою вдалося подужати немалий, вочевидь, масив матеріалів і даних?
– Майже всі етапи дослідження ми виконували разом. Хоча пані Валерія Теліженко опікувалася цифрами – кількісним обробленням аналізованих матеріалів, а я більше відповідав за вербальні, ілюстративні описи явищ, що їх ми спостерегли. Проте пані Валерія – перший співавтор, адже їй належать розрахунки, вона надала кількісні докази.
А щодо того, як нам вдалося впоратись удвох, а не колективом із 20 співавторів, як це зазвичай буває… У цій ситуації ми пожертвували часом: на те, що колектив з 20-ти співавторів міг би зробити за три чи п’ять років, ми витратили 12 років. Якби нам вдалося виграти на це дослідження хороший ґрант, узяти, скажімо, ще п’ятьох аспірантів і відрядити їх по різних колекціях, то справу можна було би зробити швидше.
– Яких нових результатів очікувати від Вас найближчим часом, пане Павле?
– Скоро мають нарешті вийти друком результати, які ми здобули завдяки фінансовій підтримці Національного фонду досліджень України (вся українська команда співавторів виконувала проєкт за ґрантом Фонду). Попередньо ми вже почасти представляли цю працю – йдеться про вивчення еволюції плеча китоподібних.
P.S. Поки це інтерв’ю готувалося до друку, було оприлюднено нове дослідження наших колег. Про нього ми розповімо в одному з наступних матеріалів.
Спілкувалася Сніжана Мазуренко