В 2015 году два сотрудника музея окаменелостей Голубого пляжа в Новой Шотландии обнаружили длинную изогнутую челюсть с зубами. Соня Вуд, владелец музея, и Крис Мэнски, куратор музея, нашли окаменелость в ручье.
Окаменелость, которую они нашли, принадлежала рыбе, погибшей 350 миллионов лет назад. Её костная оболочка занимала почти метр на дне озера. Крупная рыба жила в водах, кишащих соперниками, включая гигантов, в несколько раз превосходивших её по размеру. У неё были крючковатые зубы на кончике длинной челюсти, которые она использовала для ловли неуловимой добычи, и клыки сзади, чтобы пронзить и раздробить её для поедания.
За последние восемь лет я был частью команды под руководством палеонтолога Джейсона Андерсона, который десятилетиями исследовал район Голубого пляжа в Новой Шотландии, к северо-западу от Галифакса, в сотрудничестве с Мэнски и другими коллегами. Большая часть этой работы была посвящена четвероногим — группе, включающей первых позвоночных, вышедших на сушу, и всех их потомков, — но моё исследование посвящено тому, что окаменелости Голубого пляжа могут рассказать нам о формировании современного мира позвоночных.
Современный мир позвоночных определяется доминированием трёх групп: хрящевых рыб (включая акул, скатов и химер), лопастепёрых рыб (включая четвероногих и редких двоякодышащих рыб, а также латимерий) и лучепёрых рыб (включая всё, от осетровых до тунца). Округление картины завершают лишь несколько бесчелюстных рыб.
Эта базовая группировка оставалась удивительно стабильной — по крайней мере, в течение последних 350 миллионов лет.
До этого мир позвоночных был гораздо более многообразным. В древнем мире позвоночных, например, в силурийский период (443,7–419,2 млн лет назад), предки современных позвоночных плавали рядом с колючими псевдоакулами (акантодиами), рыбообразными лопастепёрыми рыбами, плакодермами и бесчелюстными рыбами с костными панцирями.
К концу девонского периода (419,2–358,9 млн лет назад) количество бронированных бесчелюстных рыб сократилось, но остальные всё ещё были разнообразны. Лучепёрые рыбы всё ещё были представлены несколькими видами со схожими формами тела.
К началу каменноугольного периода всё изменилось. Плакодермы вымерли, количество видов рыбообразных лопастепёрых рыб и акантодиамов резко сократилось, а лучепёрые рыбы и хрящевые рыбы процветали.
Так родился современный мир позвоночных.
Окаменелости Голубого пляжа помогли нам понять, как это произошло. Исследования, описывающие его четвероногих и лучепёрых рыб, показали сохранение форм девонского периода в каменноугольном периоде.
Хотя резкое сокращение численности плакодерм, акантодиамов и рыбообразных лопастепёрых рыб в конце девона можно объяснить массовым вымиранием, теперь очевидно, что несколько видов лучепёрых рыб и четвероногих выжили и сохранились в Голубом пляже. Это существенно меняет общую картину: девонские четвероногие и лучепёрые рыбы выжили и внесли свой вклад в эволюцию этих групп в каменноугольный период.
Но у палеонтологов остаются значительные вопросы. Один из них касается того, как лучепёрые рыбы диверсифицировались, когда родился современный мир позвоночных — исследовали ли они сначала новые способы питания или плавания.
Окаменелость из Голубого пляжа была лучепёрой рыбой, и мы задавались вопросом, что она может рассказать нам об этом. Сравнение было затруднено. Две лучепёрые рыбы с длинными челюстями и большими клыками были известны из предшествующего девонского периода (Austelliscus ferox и Tegeolepis clarki), но у вновь найденной челюсти была более выраженная кривизна и расположение зубов. Её самые крупные клыки находились в задней части челюсти, а у Austelliscus и Tegeolepis — спереди.
Эти различия были достаточно значительными, чтобы мы создали новый род и вид: Sphyragnathus tyche. И, учитывая дебаты о диверсификации лучепёрых рыб, мы сделали прогноз: различия в анатомии между Sphyragnathus и девонскими лучепёрыми рыбами представляют собой различные адаптации для питания.
Для проверки этого прогноза мы сравнили Sphyragnathus, Austelliscus и Tegeolepis с современными лучепёрыми рыбами. У современных лучепёрых рыб разница в анатомии отражает разницу в функциях: передние клыки захватывают добычу передними зубами и удерживают её задними зубами, а задние клыки используют задние зубы для прокусывания.
Поскольку мы не могли наблюдать за ископаемой рыбой в действии, мы проанализировали нагрузку, которую испытывали бы её зубы при приложении силы. Задние зубы Sphyragnathus справлялись с нагрузкой при низком уровне стресса, что делало их подходящими для роли в прокусывании добычи, но задние зубы Austelliscus и Tegeolepis превращали низкие силы в значительно более высокий стресс, что делало их наиболее подходящими для захвата.
Мы пришли к выводу, что Sphyragnathus был самым ранним лучепёрым, адаптированным для раздробления добычи путём прокусывания, что также соответствует более широким прогнозам гипотезы о питании.
Значительная работа остаётся — сохранилась только челюсть Sphyragnathus, поэтому гипотеза о передвижении была непроверенной. Но в этом заключается вызов и обещание палеонтологии: получить достаточно заманчивых проблесков в прошлое, и вы сможете начать разворачивать историю.
Что касается лучепёрых рыб, текущие исследования показывают, что они впервые диверсифицировались в девонский период и перешли к новым ролям, когда родился современный мир позвоночных.
Предоставлено The Conversation.