Исследование пересматривает анатомию «живой окаменелости» — рыбы латимерии, меняя представление об эволюции черепа позвоночных

от

Латимерия известна как «живая окаменелость», поскольку её анатомия мало изменилась за последние 65 миллионов лет. Несмотря на то что латимерия — одна из наиболее изученных рыб в истории, она продолжает раскрывать новую информацию, которая может изменить наше понимание эволюции позвоночных. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances учёными из Университета Сан-Паулу (USP) в Бразилии и Смитсоновского института в Соединённых Штатах.

Пересмотр анатомии

При повторном изучении мышечной системы головы африканской латимерии (Latimeria chalumnae) авторы обнаружили, что только 13% ранее идентифицированных эволюционных мышечных новшеств для крупнейших групп позвоночных были точными. Исследование также выявило девять новых эволюционных преобразований, связанных с инновациями в питании и дыхании у этих групп.

Профессор Алессио Датово из Музея зоологии (MZ) при USP, возглавлявший исследование, говорит: «В конечном счёте латимерия даже больше похожа на хрящевых рыб [акул, скатов и химер] и тетраподов [птиц, млекопитающих, амфибий и рептилий], чем считалось ранее, и даже более отлична от лучепёрых рыб, которые составляют около половины всех ныне живущих позвоночных».

Среди эволюционных новшеств, ошибочно идентифицированных как присутствующие у латимерии, — мышцы, ответственные за активное расширение ротоглоточной полости, которая простирается от рта до глотки. Этот набор мышц напрямую связан с захватом пищи и дыханием. Однако исследование показало, что эти предполагаемые мышцы у латимерии на самом деле являются связками, которые не способны сокращаться.

Эволюционные различия

Лучепёрые рыбы (Actinopterygii) и лопастепёрые рыбы (Sarcopterygii) разошлись от общего предка примерно 420 миллионов лет назад. К лопастепёрым рыбам относятся такие виды, как латимерия и двоякодышащие рыбы, а также все другие тетраподы, поскольку они произошли от водных предков. К ним относятся млекопитающие, птицы, рептилии и амфибии.

У лучепёрых рыб, таких как аквариумные карпы, легко увидеть, как рот движется, чтобы всасывать пищу. Эта способность дала актиноптеригиям значительное эволюционное преимущество; сегодня они составляют около половины всех ныне живущих позвоночных.

Это фундаментальное отличие от других рыб, таких как латимерия и акулы, которые в основном питаются, откусывая добычу. Датово отмечает: «В предыдущих исследованиях предполагалось, что этот набор мышц, который дал бы большую способность к всасыванию, также присутствует у латимерии, и, следовательно, должен был развиться у общего предка костных позвоночных, что, как мы теперь показали, не соответствует действительности. Это появилось только по крайней мере 30 миллионов лет спустя, у общего предка ныне живущих лучепёрых рыб».

Особенности латимерии

Латимерии — чрезвычайно редкие рыбы, которые живут примерно в 300 метрах ниже поверхности воды и проводят дни в подводных пещерах. Одна из причин, по которой они так мало изменились со времени вымирания динозавров, заключается в том, что у них мало хищников, и они живут в относительно защищённой среде. Это привело к медленным изменениям их генома, как показало исследование 2013 года, опубликованное в журнале Nature.

Латимерии были впервые известны только по окаменелостям, датируемым примерно 400 миллионами лет назад. Только в 1938 году было обнаружено живое животное, к большому удивлению учёных. В 1999 году другой вид (Latimeria chalumnae) был обнаружен в азиатских водах.

Из-за редкости экземпляров в музеях исследователям из USP и Смитсоновского института пришлось приложить немало усилий, чтобы найти учреждение, готовое предоставить животных для вскрытия. Музей Филда в Чикаго и Вирджинский институт морских наук в Соединённых Штатах наконец согласились предоставить по одному экземпляру. По словам Датово, соавтор статьи Г. Дэвид Джонсон заслуживает похвалы за получение займа.

Джонсон, родившийся в 1945 году, был, по словам Датово, «вероятно, величайшим анатомом рыб своего времени». Он умер в ноябре 2024 года после несчастного случая в быту, когда исследование находилось на рассмотрении. «Вопреки тому, что может показаться, вскрытие образца не означает его уничтожения, пока это делается должным образом», — говорит Датово.

Исследователь, который занимается этим типом исследований более 20 лет, провёл шесть месяцев, отделяя все мышцы и кости черепа латимерии. Эти структуры теперь сохранены и могут быть изучены индивидуально другими учёными, что устраняет необходимость препарировать новое животное.

Видя каждую мышцу и нерв воочию, авторы смогли с уверенностью определить, что находится в голове латимерии, выявить ранее не описанные структуры и исправить ошибки, которые повторялись в научной литературе более 70 лет.

«В литературе было много противоречий. Когда мы наконец получили возможность изучить образцы, мы обнаружили больше ошибок, чем предполагали. Например, 11 структур, описанных как мышцы, на самом деле были связками или другими типами соединительной ткани. Это имеет серьёзные последствия для работы рта и дыхания, потому что мышцы выполняют движение, а связки только передают его», — объясняет Датово.

Благодаря положению латимерии на древе жизни позвоночных, открытие влияет на наше понимание эволюции черепа во всех других крупных группах позвоночных. Используя эту информацию, исследователь использовал трёхмерные изображения микротомографии черепов других групп рыб, как вымерших, так и ныне живущих. Эти изображения доступны другим исследователям, изучающим анатомию рыб, когда они выполняют 3D-сканирование.

Из изображений костей черепа других рыб из полностью вымерших линий Датово и Джонсон смогли определить, где будут находиться мышцы, обнаруженные у латимерии, выяснив эволюцию этих мышц у первых челюстных позвоночных. В будущей работе Датово намерен проанализировать сходства с мышцами тетраподов, таких как амфибии и рептилии.

Предоставлено Фондом поддержки научных исследований Сан-Паулу (FAPESP).

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте

Оставьте комментарий