Кіріспе
Синапсидалар клады – амниоттар тобындағы омыртқалы жануарлардың екі негізгі кладының бірі, екіншісі – Сауропсидалар (оларға бауырымен жорғалаушылар мен құстар жатады). Синапсидтер палеозойдың соңы мен мезозойдың басында құрлықта басым жануарлар болды, бірақ ценозойға дейін тірі қалған жалғыз топ – сүтқоректілер. Басқа амниоттардан айырмашылығы, синапсидтерде бір ғана уақытша терезе бар, ол әрбір көз шеңберінің артында, бас сүйектің төбесінде төмен орналасқан және әрқайсысының астында сүйекті доға қалдырады; осы ерекшелік олардың атын анықтайды. Бұл ерекше уақытша терезе шамамен 318 миллион жыл бұрын карбон кезеңінің соңында пайда болды. Сондықтан, синапсидтерді «қосқырларға ұқсас сүтқоректілер» деп атау «қосқыр» терминінің жаңа анықтамасы бойынша дұрыс емес, сондықтан оларды енді түпкі сүтқоректілер, кейде протосүтқоректілер немесе парасүтқоректілер деп атайды. Синапсидтер перм кезеңінде, 299–251 миллион жыл бұрын, жер бетіндегі ең ірі омыртқалы жануарлар болды, оларға перм кезеңінің соңында кейбір ірі парейзаврлар ғана теңесе алды. Пеликозаврлар тобының көптеген синапсидтері ерте перм кезеңінің соңында одан да жетілген терапсидтермен ығыстырылды. Перм-триас жойылу оқиғасы синапсидтердің саны мен түрлерін күрт азайтты. Тек терапсид дицинодонттары мен эвтериодонттары (Therocephalia және Cynodontia) триас кезеңіне дейін сақталғандығы белгілі. Цинодонттар тобы Probainognathia, оған Mammaliaformes (сүтқоректілер және олардың жақын туыстары) кіреді, триас кезеңінен кейін тірі қалған жалғыз синапсидтер болды. Триас кезеңінде сауропсид археозаврлар құрлықтағы ең ірі және көптеген омыртқалы жануарлардың біріне айналды, олардың мөлшерімен тек канамеериформды дицинодонттар ғана бәсекелесе алды және динозаврлар пайда болды. Құс емес динозаврлардың барлығы креда-палеоген жойылу оқиғасымен жойылғанда, сүтқоректі синапсидтер қайтадан әртараптанды және жер бетіндегі ең ірі құрлық және теңіз жануарларына айналды.
Synapsida is one of the two major clades of vertebrate animals in the group Amniota, the other being the Sauropsida (which includes reptiles and birds). The synapsids were the dominant land animals in the late Paleozoic and early Mesozoic, but the only group that survived into the Cenozoic are mammals. Unlike other amniotes, synapsids have a single temporal fenestra, an opening low in the skull roof behind each eye orbit, leaving a bony arch beneath each; this accounts for their name. The distinctive temporal fenestra developed about 318 million years ago during the Late Carboniferous period, Therefore, calling synapsids "mammal like reptiles" is incorrect under the new definition of "reptile", so they are now referred to as stem mammals, and sometimes as proto mammals, or paramammals. Synapsids were the largest terrestrial vertebrates in the Permian period, 299 to 251 million years ago, equalled only by some large pareiasaurs at the end of the Permian. Most lineages of pelycosaur grade synapsids were replaced at the end of the Early Permian by the more advanced therapsids. Synapsid numbers and variety were severely reduced by the Permian–Triassic extinction event. Only the therapsid dicynodonts and eutheriodonts (consisting of Therocephalia and Cynodontia) are known to have continued into the Triassic period. The cynodont group Probainognathia, which includes Mammaliaformes (mammals and their closer ancestors), were the only synapsids to survive beyond the Triassic. During the Triassic, the sauropsid archosaurs became some of the largest and most numerous land vertebrates, only rivaled in size by kannemeyeriiform dicynodonts, and gave rise to the dinosaurs. When all non avian dinosaurs were wiped out by the Cretaceous–Paleogene extinction event, the mammalian synapsids diversified again to become the largest land and marine animals on Earth.
Линнеевтік және кладистік жіктелімдер
20 ғасырдың басында синапсидтердің жорғалаушылардың төрт негізгі тармағының бірі екені ойылған. Алайда, қаңқа қалдықтарын жан-жақты зерттеу нәтижесінде бұл пікір нақтыланбады, себебі синапсидтер жорғалаушылардан ерекше уақытша тесіктері арқылы ажыратылады. Бас сүйектеріндегі бұл тесіктер үлкен жақ бұлшықтарын бекітуге мүмкіндік берді, соның салдарынан тістеу тиімдірек болды. Кейіннен синапсидтер сүтқоректілерге тән белгілерді бірте-бірте дамытып, сүтқоректілерге айналған жорғалаушылардың кейінгі тармағы деп есептелді, сондықтан оларды "сүтқоректілерге ұқсас жорғалаушылар" (пеликозаврлар деп те аталады) деп атады. Бұл палеозой (алғашқы) синапсидтердің барлығы үшін дәстүрлі термин болды. Жақындағы зерттеулер бұл тұжырымды да жоққа шығарды, және жорғалаушылар енді Сауропсидтер (сауропсидтер) класына жатқызылады, бұл синапсидтердің туыс топтары, осылайша синапсидтер өздерінің таксономиялық тобын құрайды. Синапсидтердің монофилиясы күмәнді емес, ал "Синапсидтер сүтқоректілерді қамтиды" және "синапсидтер сүтқоректілердің пайда болуына себепкер болды" деген тұжырымдар бірдей филогенетикалық гипотезаны көрсетеді. Бұл терминология жануарлардың туыстығына қатысты қазіргі заманғы кладистік тәсілді көрсетеді, онда ортақ ата-тектің барлық ұрпақтарын қамтитын топтар ғана жарамды болып саналады: олар монофилеттік топтар немесе кладтар деп аталады. Сонымен қатар, Reptilia (жорғалаушылар) монофилеттік топ ретінде қайта қарастырылды және Amniota ішіндегі Синапсидтердің туыс тобы Сауропсидтерге кіретін Синапсидтерден мүлдем ерекшеленеді деп есептеледі.
Бастапқы және озық синапсидтер
Синапсидтер ыңғайлылық үшін дәстүрлі түрде терапсидтерге – синапсидтердің дамыған тобы және сүтқоректілердің пайда болған саласына, және алты примитивті синапсидтер отбасынан тұратын тұқымдық сүтқоректілерге (бұрын пеликозаврлар деп аталған) бөлінеді. Тұқымдық сүтқоректілердің барлығы кең денелі, ықтимал мүйізді қабыршақтары бар, кесір тұрған, ал терапсидтер көбінесе тік денелі және, кем дегенде, кейбір түрлерінде шашы бар болған. Дәстүрлі таксономияда Синапсида екі ерекше деңгейді қамтиды: төменгі деңгейдегі тұқымдық сүтқоректілер тік терапсидтерге, ал олар өз кезегінде сүтқоректілерге айналды. Омыртқалылардың дәстүрлі жіктелуінде тұқымдық сүтқоректілер мен терапсидтер екеуі де Synapsida субкласының қатарлары саналды. Дифференциацияға қарайтын тенденция кейбір лабиринтодонттарда және ерте анапсидтерде жоғарғы жақ тістерінің үлғаюы арқылы, протоканиндердің бір түрін құрайды. Бұл белгі диапсидтерде жоғалып, бірақ синапсидтерде одан әрі дамыды. Ертедегі синапсидтерде екі немесе тіпті үш ірі "көкше" болуы мүмкін, бірақ терапсидтерде әр жоғарғы жақ жартысында бір көкшеге бекітілді. Төменгі көкшелер кейінірек пайда болды.
Жақсылық
Жақ өзгерісі жақсы жіктеу құралы болып табылады, себебі рептилия сияқты сүтқоректі жағдайына дейін хронологиялық прогрессияны көрсететін көптеген басқа қазбаланған белгілер де осы жақ өзгерісінің прогрессиясын ұстанады. Мандибула, немесе төменгі жақ сүйегі, сүтқоректілерде тіс бар бір сүйектен (дентарий) тұрады, ал қазіргі және тарихқа дейінгі рептилиялардың төменгі жағы кішкентай сүйектердің жиынтығынан тұрады (дентарий, артикуляр және басқалары кіреді). Синапсидтерде дамыған кезде бұл жақ сүйектері кішірейіп, жоғалып кеткен немесе, артикуляр болған жағдайда, біртіндеп құлаққа көшіп, ортаңғы құлақтың бірі – штепес сүйегін құрады: қазіргі сүтқоректілерде маллеус, инкус және штепес болса, базальдық синапсидтерде (барлық тетраподтар сияқты) тек штепес болады. Маллеус артикулярдан (төменгі жақ сүйегі), ал инкус квадраттан (бас сүйегі) пайда болады. Сүтқоректілердің жақ құрылымы дентарий-сквамозальды жақ буынымен де ерекшеленеді. Осы жақ буынының түрінде дентарий гленоид қуысы деп аталатын сквамозальдағы ойысқа қосылады. Керісінше, рептилиялар және сүтқоректі емес синапсидтер сияқты барлық басқа жақты омыртқалы жануарларда төменгі жақтың кішкентай сүйектерінің бірі – артикуляр, бас сүйегінің сүйегімен байланысып, артикуляр-квадрат жақ буынын құрайды. Сүтқоректілерге өту кезеңіндегі формаларда жақ буыны үлкен төменгі жақ сүйегінен (сүтқоректілердегі дентарийге ұқсас) тұрады, ол сквамозальмен байланыспайды, бірақ артқа шегінген артикуляр сүйегі арқылы квадратпен байланысады.
Тамақ дәнекерлеуі
Уақыт өте келе, синапсидтер сүтқоректілерге ұқсап, дерлік бауырытбас сипаттарын жойғанда, ауыз және мұрын қуысын бөліп тұратын екінші таңдай дами бастады. Ертедегі синапсидтерде екінші таңдай жоғарғы жақ сүйегінің екі жағында пайда бола бастады, бірақ ауыз бен мұрын жалғасқан күйінде қалды. Көп ұзамай, таңдайдың екі жағы қисайып, С пішінінен емес, U пішінін қалыптастырды. Таңдай сонымен қатар тамаққа қарай ұзара бастады, ауызды толығымен жауып, толық таңдай сүйегін құрады. Жоғарғы жақ сүйегі де толығымен жабылды. Бір еутериодонттың ізінде таңдайдың пайда болуы анық көрінеді. Кейінірек пайда болған тринаксодон толық және жабық таңдайға ие, бұл дамудың нақты сатысын көрсетеді.
Тері және жүн
Қазіргі сүтқоректілердің көпшілігінде кездесетін жүнмен қапталған бездік теріден басқа, қазіргі және жойылған синапсидтерде әртүрлі өзгертілген тері жабындары бар, соның ішінде остеодермалар (теріге енген сүйекті қауырсын), скоттар (дерманың қорғаныш құрылымдары, көбінесе мүйізді қаптамамен), шаштар немесе жүн және қабықша тәрізді құрылымдар (көбінесе панголиндерде және кейбір кеміргіштерде сияқты өзгертілген шаштардан түзіледі). Бауырымен жорғалаушылардың терісі жұқа болса, сүтқоректілердің терісінде қалың дермалық қабат болады. Синапсидтердің терісінің ата-тегі талқылау нысаны болып табылады. Ертедегі синапсидтердің арасында остеодермалар тек екі кішкентай варанопид түрінде ғана табылған; қазбаланған остеодерма қатары мойын мен арқадағы сүйекті қауырсынды көрсетеді. Алайда, кейбір соңғы зерттеулер Varanopidae-нің Synapsida-ға жатқызылуына күмән келтірді, ал басқалары бұл дәстүрлі жатқызылуға қарсылық көрсетіп, оған бейімделді. Теріден алынған іздер ертедегі кейбір бастапқы синапсидтердің астыңғы жағы мен құйрықтарында тікбұрышты скоттары болғанын көрсетеді. Пеликозаврлардың скоттары қазіргі крокодилдер мен тасбақалардағы сияқты мүйізді қаптамасы бар, бірін-бірі жаппайтын дермалық құрылымдар болған. Бұл құрылысы кесірткелер мен жыландардың эпидермалық қабықшаларынан (сүтқоректілердің шашы немесе құстардың қауырсыны сияқты) ерекшеленеді. Жақында Ascendonanus туысының тері іздері кем дегенде варанопсидтердің қабықшалыларға ұқсас қабықша дамытқанын көрсетеді. Сүтқоректілерге тән дене шашы және сүт бездері сияқты ерекшеліктер алғаш рет қашан пайда болғаны әлі белгісіз, себебі қазбалар жұмсақ тіндерге тікелей дәлелдерді сирек ұсынады. Жоғарғы пермге жататын терапсид Estemmenosuchus-тың ерекше жақсы сақталған бас сүйегі, жартылай сулы жануар ретінде белгілі, бездік ойыстар сияқты тегіс теріні сақтайды. Шаштың анық іздерін көрсететін ең көне белгілі қазба – Калловиан (соңғы орта юра) Castorocauda және бірнеше қазіргі заманғы харамидиандар, екеуі де сүтқоректі емес сүтқоректілер (бірақ төменде қараңыз). Cynodontia-ның алғашқы өкілдерінің де терісі немесе теріге ұқсас жабыны болған деген гипотеза бар, бұл олардың жылу қанды метаболизміне негізделген. Синапсидтерде түнгі өмірдің ең көне мысалдары 300 миллион жыл бұрын өмір сүрген түрлерде болған деп есептеледі. Алайда, Ресейден табылған перм копролиттері осы кезеңде кем дегенде кейбір синапсидтердің терісі болғанын көрсетеді. Бұл – синапсидтердегі шаштың ең көне іздері.
Сүт бездері
Ертедегі синапсидтер, олардың белгілі эволюциялық пайда болуы Карбон кезеңінің соңында болған, құрғақшылыққа осал болғандықтан, апокриндік бездерге ұқсас бездерден шыққан секрециялар жұмыртқаларды ылғалды ұстауға көмектескен болуы мүмкін. ), бірақ бұл ата-ананың жылдамдығын шектеуі мүмкін. Бұл, синапсидтерде жұмыртқаны жай ғана көмудің орнына, жұмыртқаға күтім жасаудың алғашқы түрі болуы мүмкін, ал ата-ананың жылдамдығындағы шектеулер жұмыртқаларды азық іздеу немесе басқа да іс-әрекеттер кезінде ұяларда "қою" арқылы шешілген болар еді, және оларды уақыт-уақытпен ылғалдандыру арқасында, бір қапқа (немесе қаптарға) бірден сыятын жұмыртқалардың саны артатын еді, ал қапқа салу қиын болатын үлкен жұмыртқаларға күтім жасау оңайырақ болар еді. Офтедалдың болжамының негізі – көптеген ануран түрлерінің жұмыртқаларын немесе дернәсілдерін терілеріне бекітіп немесе терілік "қаптарға" ендіріп жүруі, сондай-ақ көптеген саламандралардың жұмыртқаларын ылғалды ұстау үшін олардың айналасына оралуы, екі топтың да безді терісінің болуы.
Патагия
Ауада қозғалу алғаш рет сүтқоректі емес харамийдан цинодонттарында басталды, Арборохарамия, Сяншу, Майопатагиум және Вилеволодон түрлерінде терімен қапталған, өте жақсы сақталған қанатты мембраналар кездеседі, олар аяқ-қолдар мен құйрықты аралықта созылады. Олардың саусақтары жарғақтар мен колгоздарға ұқсас, сонымен қатар қанатты ұстап тұру және ағаш бұтақтарына іліну үшін де бірдей қызмет атқарған болуы мүмкін. Нағыз сүтқоректілер арасында ауада қозғалу алғаш рет волатикотериялық эвтриконодонттарда байқалады. Волатикотериумның қазбасында нәзік бүктемелері бар, өте жақсы сақталған жүнді патогиум табылды, ол кеңейіп, нашар сақталған қол-аяқтарды арасына "қиыстырып", құйрықтың табанына дейін жетеді. Аргентоконодон, оған жақын туыс, ұшу кезіндегі күштерге бейімделген ұқсас жамбас сүйегіне ие, бұл олардың ұқсас өмір салтын көрсетеді. Териан сүтқоректілері осы ертедегі аэронавттардың жойылғаннан кейін ғана қозғалтқыштық ұшу мен желкендеуге қол жеткізеді, ал ең ертедегі желкендеуші метатериандар мен жарғақтар палеоцен дәуірінде пайда болды.
Метаболизм
Жақында эндотермияның карбонның соңғы кезеңінде Офиакодон сияқты тіршілік еткендерде пайда болғаны анықталды. Фиброламелланың болуы – бұл тұрақты құрылымын сақтай отырып, жылдам өсуге қабілетті, арнайы сүйек түрі. Офиакодонның жоғары дене температурасын қазіргі эндотермдерге тән қарқынды өсуді қамтамасыз ету үшін пайдаланғаны дәлелденді.
Эволюциялық тарих
Синапсидтер эволюциясының барысында, адаптациялық сәулеленудің бастапқы сатыларындағы ата-тектер негізінен етқоректілер болды. Синапсидтердің адаптациялық сәулеленуі көбінесе биосфераны қырып, жаңадан пайда болған таксондарға бос нишалар ашқан жойылу оқиғаларынан кейін жүрді. Сүтқоректі емес синапсидтердің арасында, жылдам түрленген туыстарға бастау берген таксондар дене мөлшері жағынан кішкентай да, үлкен де болды, бірақ кеш Триас кезеңінен кейін жаңа синапсид туыстарының ата-тектері көбінесе кішкентай, маманданбаған, көптеген мүмкіндіктерге бейімделген жануарлар болды. Ең ертедегі синапсидтер – Асафестера, Археотирис және Клепсидропс – карбон кезеңінің Пенсильвания подкезеңінде (323–299 млн жыл бұрын) өмір сүрді және қазір ағаш сүтқоректілер немесе кейде протосүтқоректілер (бұрын пеликозаврлар деп аталған) ретінде бейресми топтастырылған примитивті синапсидтердің көптеген түрлерінің бірі болды. Ертедегі синапсидтер таралып, түрленді, соңғы карбон және ерте перм кезеңдеріндегі ең үлкен құрлықтағы жануарларға айналды, ұзындығы 400 метрге дейін жетті. Олар ірі денелі, массивті, мүмкін суыққанды, және кішкентай миы болды. Диметродон сияқты кейбіреулері дене температурасын көтеруге көмектесетін үлкен желкендерге ие болды. Кейбір реликтік топтар кейінгі пермге дейін сақталды, бірақ кейінгі пермнің ортасында барлығы жойылып кетті немесе олардың мұрагерлері – терапсидтерге айналды. Синапсидтердің озық тобы – терапсидтер орта перм кезеңінде пайда болды және орта және соңғы перм кезеңдеріндегі ең ірі құрлықтағы жануарларды қамтыды. Олар шөпқоректілер мен етқоректілерді, мысықтай кішкентай жануарлардан (мысалы: Робертия) бастап, салмағы бір тонна немесе одан да көп болатын үлкен, массивті шөпқоректілерге дейін (мысалы: Мошопс) қамтыды. Көптеген миллион жылдар бойы гүлденгеннен кейін, бұл табысты жануарлардың барлығы шамамен 250 млн жыл бұрын болған Пермь-Триас кезеңіндегі жаппай құрып кетуден жойылды, бұл Жер тарихындағы ең үлкен белгілі құрып кету, Сібір тұзақтарының жанартаулық белсенділігімен байланысты болуы мүмкін. Жаңа ерте триас ландшафтында сәттілікке жеткен терапсидтердің саны азайып, олардың қатарында Листрозавр мен Циногнатус болды, соңғысы ерте триас кезеңінде пайда болды. Алайда, олармен ертедегі архозаврлар да бірге келді (жақын арада динозаврлар пайда болды). Кейбір архозаврлар, мысалы, Эупаркерия, кішкентай және жеңіл салмақты болды, ал басқалары, мысалы, Эритросух, ең үлкен терапсидтермен салыстырылатын немесе одан да үлкен болды. Перм кезеңі жойылғаннан кейін синапсидтер тірі қалған үш кластан аспады. Біріншісі – тероцефалиандар, олар триас кезеңінің алғашқы 20 миллион жылында ғана өмір сүрді. Екіншісі – дицинодонттар деп аталатын, арнайы, мүсіншелі шөпқоректілер (мысалы, Kannemeyeriidae), олардың кейбір өкілдері үлкен мөлшерге (бір тоннаға дейін немесе одан да көп) жетті. Соңында, аналық сүтқоректілерге жақын, ет жейтін, шөп жейтін және жәндік жейтін цинодонттар, оның ішінде оленекия дәуіріндегі эуцинодонттар, олардың алғашқы өкілі – циногнатус болды. Дицинодонттардан айырмашылығы, цинодонттар триас кезеңі дами келе кішірейе түсті және сүтқоректілерге ұқсады, бірақ Труцидоцинодонт сияқты кейбір түрлері үлкен болып қалды. Алғашқы сүтқоректілер цинодонттардан шамамен 225 млн жыл бұрын, кеш триас кезеңінің нориян жасында пайда болды. Ертедегі терапсидтерден цинодонтқа, эуцинодонттан сүтқоректіге дейінгі эволюциялық тізбекте негізгі төменгі жақ сүйегі, дентарий, жақ сүйектерінің орнын ауыстырды. Осылайша төменгі жақ сүйегі бірте-бірте бір үлкен сүйекке айналып, кішкентай жақ сүйектерінің бірнешеуі ішкі құлаққа көшіп, есту қабілетінің жетілуіне мүмкіндік берді. Климаттың өзгеруі, өсімдіктердің өзгеруі, экологиялық бәсекелестік немесе факторлардың үйлесімі арқасында қалған үлкен цинодонттардың (Traversodontidae) және дицинодонттардың (Kannemeyeriidae туысына жататын) көпшілігі ретиан дәуірінде, тіпті үлкен динозавр емес архозаврлардың көпшілігін жойған триас-юралық құрып кету оқиғасынан бұрын жоғалып кетті. Қалған мезозойлық синапсидтер кішкентай болды, олардың мөлшері сораңның мөлшерінен бастап, репеномамус сияқты сүтқоректілерге дейін жететін. Юра және креда кезеңдерінде қалған сүтқоректі емес цинодонттар кішкентай болды, мысалы, Тритилдон. Бірде-бір цинодонт мысықтан үлкен болған жоқ. Юра және креда кезеңдеріндегі цинодонттардың көпшілігі шөпқоректі болды, бірақ кейбіреулері етқоректі болды. Триас кезеңінің соңында алғаш пайда болған Tritheledontidae туысы ет жейтін және орта юра кезеңіне дейін сақталды. Басқасы, Tritylodontidae, тритиледонттармен бірдей уақытта пайда болды, бірақ шөпқоректі болды. Бұл топ ерте креда эпохасының соңында жойылды. Дицинодонттардың триас кезеңінің соңында жойылғаны қабылданған, бірақ осы топтың тірі қалғанына дәлел бар, ол Австралияның Квинсленд штатындағы креда тау жыныстарынан табылған алты сүйек фрагменті түрінде сақталған. Егер осылай болса, онда Гондванада дицинодонттардың маңызды "көлеңкелі" туысы бар екенін білдіреді. Алайда, бұл қазбалар 2019 жылы плейстоцендік жасқа жатқызылып, мүмкін дипротодонтид марсупиалға тиесілі екені анықталды. Бүгінде 5500 түрі бар синапсидтер, яғни сүтқоректілер, су ортасында (киттер) және ауада (жарқанаттар) тіршілік ететін түрлерді, сондай-ақ ең ірі жануарды (көк кит) қамтиды. Адамдар да синапсидтерге жатады. Көптеген сүтқоректілер тірі туады және жұмыртқа тумайтын, тек монотремдер ғана жұмыртқа туады. Триас және юра кезеңдерінің қазіргі сүтқоректілердің және оларға жақын туыстардың алғашқы ата-тектерінің метаболизмі жоғары болды. Бұл көбінесе жәндіктер сияқты тамақты көп мөлшерде тұтынуды білдірді. Жедел қорытылуды жеңілдету үшін бұл синапсидтер шайнау (шағу) және шайнауға көмектесетін маманданған тістерді дамытты. Сонымен қатар, денесінің астына жылжитын аяқтар пайда болды, бұл оларға қозғалыс кезінде тиімді түрде тыныс алуға мүмкіндік берді. Бұл олардың жоғары метаболикалық талаптарын қанағаттандыруға көмектесті.