Ученые воссоздали позвоночник первых четвероногих с помощью синхротронного рентгеновского излучения

Впервые ученые смогли реконструировать сложную трехмерную структуру позвоночника ранних тетрапод — первых четвероногих животных. Высокоэнергетическое рентгеновское излучение и новый протокол обработки данных позволили исследователям с исключительной детализацией восстановить строение позвоночников окаменелостей возрастом 360 миллионов лет и пролить новый свет на то, как первые позвоночные вышли из воды на сушу. Результаты опубликованы 13 января 2013 года в журнале Nature.

Международная команда ученых под руководством Стефани Э. Пирс из Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне и Дженнифер А. Клэк из Кембриджского университета использовала синхротрон Европейского центра синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле (Франция). Ранние тетраподы, от которых произошли современные амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие, около 400 млн лет назад начали осваивать мелководье, а затем и сушу. Однако строение их позвоночника, ключевое для понимания этого перехода, долгое время было описано неверно.

С помощью нового метода визуализации, который позволил изучить окаменелости, погруженные в плотную породу, с разрешением 30 микрометров, ученые обнаружили, что традиционная модель строения позвонка была буквально «перевернута назад». То, что считалось передней костью (интерцентром), на самом деле оказалось задней. Это изменение кардинально меняет представления о функциональной эволюции позвоночника тетрапод.

«Поняв, как каждая из костей сочленяется, мы можем начать исследовать подвижность позвоночника и проверить, как он мог передавать силы между конечностями на ранних этапах освоения суши», — объясняет Стефани Пирс.

Кроме того, у одного из изученных животных — Ichthyostega — был обнаружен ранее неизвестный элемент скелета: цепочка костей, идущая по середине груди. «Эти кости грудины оказались самой ранней эволюционной попыткой создать костную грудину. Такая структура укрепляла грудную клетку Ichthyostega, позволяя ей опираться весом тела на грудь при передвижении по суше», — говорит Дженнифер Клэк.

Это открытие подтверждает более ранние выводы о том, что Ichthyostega передвигалась по плоской поверхности, синхронно подтягиваясь на передних конечностях, подобно современным илистым прыгунам или тюленям. «Результаты этого исследования заставляют нас переписать учебники по эволюции позвоночника у самых ранних четвероногих животных», — заключает доктор Пирс.