Как плавники рыб эволюционировали перед выходом на сушу

Новое исследование палеонтологов из Чикагского университета, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые детально описывает эволюцию лучей плавников у ископаемых рыб позднего девона (около 375 млн лет назад) в период их перехода к жизни на суше. С помощью КТ-сканирования ученые создали цифровые 3D-модели всего плавника тиктаалика (Tiktaalik roseae) и его родственников, что позволило изучить, как работали и менялись плавники по мере превращения в конечности.

Большинство исследований этого переходного этапа фокусируется на эндоскелете — крупных костях и хрящах, соответствующих костям нашей руки. Однако не менее важный дермальный скелет, состоящий из лучей и шипов плавников, также претерпевал эволюционные изменения. Эти хрупкие структуры часто упускаются из виду, так как они могут разрушаться при фоссилизации или удаляются препараторами для изучения более крупных костей. Между тем, именно дермальные лучи формировали основную площадь плавников у рыб, но были полностью утрачены у первых четвероногих животных.

«Мы пытаемся понять общие тенденции эволюции дермального скелета до того, как произошли все остальные изменения и сформировались полноценные конечности. Если вы хотите понять, как животные в этот период истории использовали свои плавники, это важный набор данных», — говорит ведущий автор исследования, постдок Томас Стюарт.

Исследователи изучили три вида позднедевонских рыб с примитивными чертами тетрапод: Sauripterus taylori, Eusthenopteron foordi и Tiktaalik roseae. 3D-модели показали, что лучи плавников у этих животных упростились, а общая площадь плавниковой перепонки уменьшилась по сравнению с более «рыбообразными» предшественниками. Ключевым открытием стала нарастающая асимметрия между верхней и нижней частью плавника. У тиктаалика дорсальные (верхние) лучи были в несколько раз крупнее вентральных (нижних), что указывает на наличие мышц на нижней стороне плавников, помогавших поддерживать вес тела на грунте.

«Это дает нам больше информации, чтобы понять, как такое животное, как тиктаалик, использовало свои плавники в этот переходный период. Животные перешли от свободного плавания и использования плавников для управления потоком воды к адаптации для отталкивания от поверхности на дне водоема», — пояснил Томас Стюарт. Сравнение с плавниками современных рыб, таких как осетр и двоякодышащие, подтвердило реальность и важность этих асимметричных изменений в эволюции рыб в целом.