Нові знахідки викопної риби віком 375 мільйонів років дають уявлення про еволюцію осьового скелета, потенційно проливаючи світло на те, як наші предки перейшли від водного до наземного способу життя.
Ще до того, як ноги перетворилися на плавники, осьовий скелет, включаючи кістки голови, шиї, спини та ребра, вже зазнав змін, які з часом допомогли нашим предкам підтримувати своє тіло, щоб ходити по суші. Дослідницька група, до складу якої входить біолог з Пенсильванського університету, завершила нову реконструкцію скелета тиктааліка, 375-мільйонної викопної риби, яка є одним з найближчих родичів хребетних тварин.
Нова реконструкція показує, що ребра риби, ймовірно, з’єднувалися з її тазом, що, як вважають, мало вирішальне значення для підтримки тіла і для подальшої еволюції ходіння.
Стаття, що описує нову реконструкцію, в якій використовувалася мікрокомп’ютерна томографія (мікро-КТ) для сканування скам’янілості і виявлення хребців і ребер риби, які раніше були приховані під породою, з’явилася 2 квітня в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Тиктаалік був знайдений у 2004 році, але ключові частини його скелета були невідомі», — сказав Том Стюарт, доцент біології в Науковому коледжі Еберлі при Пенсильванському університеті і один з керівників дослідницької групи. «Ці нові мікро-КТ-скани з високою роздільною здатністю показують нам хребці та ребра Тиктааліка і дозволяють зробити повну реконструкцію його скелета, що є життєво важливим для розуміння того, як він пересувався по світу».
Розуміння еволюції хребетних
На відміну від більшості риб, у яких хребці та ребра однакові по всій довжині тулуба, осьові скелети хребетних кінцівок демонструють різкі відмінності у хребцях та ребрах від області голови до області хвоста. Еволюція такої регіоналізації дозволила виконувати спеціалізовані функції, однією з яких був механічний зв’язок між ребрами в крижовому відділі з тазом, що уможливило підтримку тіла задніми кінцівками.
Черевні плавці риб еволюційно пов’язані із задніми кінцівками тетрапод — чотириногих хребетних, в тому числі і людини. У риб черевні плавники і кістки тазового поясу відносно невеликі і вільно плавають у тілі. В процесі еволюції ходіння, пояснюють дослідники, задні кінцівки і таз стали набагато більшими і утворили з’єднання з хребетним стовпом як спосіб розподілу сил, пов’язаних з підтримкою тіла.
«Тіктаалік є чудовим, тому що він дає нам можливість зазирнути в цей важливий еволюційний перехід», — сказав Стюарт. «У всьому його скелеті ми бачимо поєднання рис, характерних для риб і життя у воді, а також рис, притаманних тваринам, що живуть на суші».
Тиктаалік: Міст між водним і наземним життям
Початковий опис Тиктааліка зосереджувався на передній частині скелета. Скам’янілості були ретельно підготовлені, щоб видалити навколишню матрицю породи і оголити череп, плечовий пояс і грудні плавники. Ребра в цій області були великими і розширеними, що дозволяє припустити, що вони могли якимось чином підтримувати тіло, але було незрозуміло, як саме вони функціонували. У 2014 році таз риби, виявлений у тому ж місці, що й решта скелета, також був очищений від матриксу і описаний.
«З попередніх досліджень ми знали, що таз був великим, і у нас було відчуття, що задні плавники також були великими, але до цього часу ми не могли сказати, чи взаємодіяв таз з осьовим скелетом, і якщо так, то яким чином», — сказав Стюарт. «Ця реконструкція вперше показує, як все це поєднується, і дає нам підказки про те, як могла вперше розвинутися ходьба».
Дослідники пояснили, що, на відміну від наших власних стегон, де кістки щільно прилягають одна до одної, з’єднання між тазом і осьовим скелетом Тіктааліка, швидше за все, було м’якотканинним з’єднанням, що складалося зі зв’язок.
«Тіктаалік мав спеціалізовані ребра, які могли з’єднуватися з тазом за допомогою зв’язок, — сказав Стюарт. «Це справді дивовижно. Ця істота має так багато ознак — велику пару задніх кінцівок, великий таз і зв’язок між тазом і осьовим скелетом — які були ключовими для виникнення ходи. І хоча Тиктаалік, ймовірно, не ходив по суші, він, безумовно, робив щось нове. Це була риба, яка, ймовірно, могла підпирати себе і штовхатися заднім плавцем».
Нова реконструкція скелета також проливає світло на спеціалізацію рухів голови у Тиктааліка та нові деталі анатомії тазових плавників риби.
«Неймовірно бачити скелет Тиктааліка в таких яскравих деталях», — сказав Ніл Шубін, почесний професор біології та анатомії організмів імені Роберта Р. Бенслі в Чиказькому університеті та один з авторів статті. «Це дослідження закладає основу для наступних, які вивчають, як тварина пересувалася та взаємодіяла з навколишнім середовищем 375 мільйонів років тому».
