Две трети всех современных пресноводных рыб способны слышать звуки в диапазоне, близком к человеческому.
Супергруппа, насчитывающая более 11 500 видов, называемая отофизанами, включает хорошо известных рыбок данио, карпов и сомов. Их превосходный слух возможен благодаря системе среднего уха, называемой «веберовским аппаратом». Крошечные косточки передают звуковые вибрации от плавательного пузыря рыб к внутреннему уху, позволяя им слышать звуки гораздо более высокой частоты, чем большинству рыб в океане.
Все виды, кроме немногих, улавливают звуки с частотой более 3 000 Гц (люди могут улавливать до 20 000 Гц).
Реконструкция художника веберовского аппарата у ископаемой рыбы возрастом 67 миллионов лет. Веберовская структура (кости золотистого цвета в центре) возникла из ребра (показано серым цветом, прикреплено к нескольким позвонкам в позвоночнике) и соединяет воздушный пузырь рыбы (слева) с внутренним ухом (справа). Костная структура даёт рыбам более чувствительный слух и до сих пор присутствует у двух третей всех видов пресноводных рыб. На заднем плане изображены различные линии рыб, которые эволюционировали после распада суперконтинента Пангея.
«Долгое время считалось, что эти костистые рыбы имели единое пресноводное происхождение на большом континенте Пангея, а затем распространились с разделением разных континентов», — говорит Хуан Лю, палеонтолог из Калифорнийского университета в Беркли и помощник куратора в Музее палеонтологии Калифорнийского университета, США.
Суперконтинент Пангея распался около 181 миллиона лет назад (млн лет назад) на Лавразию (сейчас Европа, Азия, Северная Америка и Гренландия) и Гондвану (Антарктида, Африка, Южная Америка, Индия, Мадагаскар и Австралия).
«Анализ некоторых фантастических окаменелостей моей командой пролил новый свет на эволюционную историю пресноводных рыб и дал совершенно другие результаты», — говорит Лю.
Лю и её коллеги проанализировали образцы ископаемой рыбы отофизана Acronichthys maccagnoi возрастом 67 миллионов лет, извлечённые из Альберты, Канада. Датируемые поздним меловым периодом, это самые старые из известных североамериканских ископаемых отофизановых рыб.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, предполагает, что морские виды разошлись с пресноводными отофизанами в поздней юре около 154 млн лет назад.
«Самый последний общий предок отофизановых рыб был морским, и после того, как эта линия разделилась, произошло по крайней мере два пресноводных вторжения», — объясняет Лю.
«Эти повторные вторжения в пресноводную среду на ранней стадии дивергенции, вероятно, ускорили видообразование и являются ключевыми факторами, объясняющими чрезвычайное гиперразнообразие отофизанов в современной пресноводной фауне».
Ископаемый скелет Acronichthys maccagnoi длиной 4 см сохранил хорошо сохранившийся веберовский аппарат, который исследователи визуализировали в трёх измерениях с помощью микро-КТ. Они использовали компьютерное моделирование, чтобы понять, насколько чувствительным был слух у этой древней рыбы.
«Веберовский аппарат имеет немного меньшую выходную мощность, что означает меньшую чувствительность, по сравнению с рыбкой данио, — говорит Лю. — Но пик, наиболее чувствительная частота, ненамного ниже, чем у данио — между 500 и 1 000 Гц, что совсем неплохо и означает, что слух на высоких частотах должен был быть у этой древней отофизановой рыбы».
Одна линия эволюционировала в современных сомов, ножевых рыб, африканских и южноамериканских тетр, другая — в карпов, присосок, гольянов и рыбок данио.