Переход от воды к суше у ранних тетрапод

Переход от воды к суше — одно из важнейших и вдохновляющих крупных событий в эволюции позвоночных. Вопрос о том, как и когда тетраподы совершили этот переход, долгое время был предметом удивления и научных дискуссий. Новое исследование, опубликованное 25 ноября в журнале Nature, использует данные высокого разрешения окаменелостей, чтобы показать, что, хотя ранние тетраподы были всё ещё связаны с водой и имели водные черты, у них также были адаптации, указывающие на некоторую способность передвигаться по суше.

Ведущий автор Блейк Диксон и старший автор Стефани Пирс из Гарвардского университета изучили 40 трёхмерных моделей окаменелых плечевых костей (плеч) вымерших животных, представляющих переход от воды к суше. Они выбрали эту кость, так как она хорошо сохраняется в летописи окаменелостей и присутствует у всех саркоптеригий — группы, включающей кистепёрых рыб, двоякодышащих и всех тетрапод. Исследователи применили метод моделирования количественных признаков и концепцию адаптивного ландшафта, чтобы проанализировать шесть функциональных признаков кости, включая её относительную длину и прочность.

Результаты показали, что самые ранние тетраподы обладали уникальной комбинацией функциональных признаков, но не сформировали собственный адаптивный пик. Их плечевые кости сгруппировались у основания «наземного ландшафта», что указывает на растущую эффективность для передвижения по суше, хотя набор адаптаций для полноценной ходьбы был ещё ограничен. Учёные предполагают, что способность перемещаться по суше могла быть ограничена из-за отбора по другим признакам, например, для питания в воде, что привязывало ранних тетрапод к водной среде. Как только это ограничение было снято, плечевая кость получила возможность эволюционировать для улучшения локомоции на конечностях и последующего завоевания наземных экосистем.

«Наше исследование впервые даёт количественное, высокодетальное представление об эволюции наземного передвижения в ходе перехода от воды к суше», — сказал Диксон. Пирс добавила, что в будущем команда планирует применить эту методологию к другим частям скелета тетрапод, чтобы проверить гипотезу о том, что передние конечности адаптировались к суше раньше задних.