Ходячие рыбы раскрыли один из главных секретов эволюции

Известно, что около 400 миллионов лет назад жизнь на Земле начала перебираться из своей колыбели — океана — на гораздо более неприветливую сушу. Биологи считают этот процесс одним из важнейших в эволюционной истории нашей планеты и до сих пор бьются над изучением причин и тонкостей "превращения" морских обитателей в четвероногих рептилий, птиц и млекопитающих.

Чтобы подробнее разобраться в данном вопросе, команда учёных из университета Макгилла изучила ходячих рыб многопёров, которые являются переходным эволюционным звеном между рыбами и четвероногими обитателями суши. Африканские многопёры, населяющие Землю и по сей день, способны дышать воздухом и ходить по земле, а выглядят они практически так же, как и те древние рыбы, которые впервые эволюционировали в сухопутных существ.

В рамках своего эксперимента биологи вырастили целое поколение детёнышей многопёров на суше и попытались проследить за изменениями в организме, которые проявляются в отсутствии их родной морской среды.

Африканские многопёры обитают в воде, но могут жить и на суше (фото A. Morin, E.M. Standen, T.Y. Du, H. Larsson).

"Некомфортная для организма окружающая среда зачастую провоцирует проявление необычных анатомических и поведенческих особенностей. Мы обратились к этим условиям, чтобы увидеть, какие новые черты проявятся у многопёров на суше. Позднее мы сравнили полученные данные с результатами анализов древних окаменелостей первых обитателей суши", — рассказывает ведущий автор исследования Эмили Стэнден (Emily Standen), которая сотрудничала с университетом Макгилла в рамках данной работы.

Как сообщают учёные, эксперимент выявил существенные анатомические и поведенческие изменения. Когда выращенные на суше многопёры передвигались пешком, их походка становилась более эффективной и быстрой при условии, что особи ставили свои плавники максимально близко к телу — в 3,5 раза ближе обычного, а головы поднимали в полтора раза выше, чем в воде.

"Что касается анатомических изменений, то наиболее сильно они проявились у грудном отделе рыб. Скелет стал более удлинённым, а связки в грудной клетке существенно укрепились, очевидно, для того чтобы увеличить поддержку во время ходьбы. Также ослабли связи туловища с черепом для обеспечения большей манёвренности шейного отдела", — поясняет соавтор исследования Трина Дю (Trina Du) из университета Макгилла.

Используя свои плавники, многопёры передвигаются по суше пешком (фото A. Morin, E.M. Standen, T.Y. Du, H. Larsson).

Биологи отмечают в пресс-релизе, что подавляющее большинство обретённых на суше поведенческих и анатомических особенностей многопёров наблюдались и у древних рыб, вышедших из океана, о чём свидетельствуют результаты анализов окаменелостей. Это указывает на то, что первые обитатели суши действительно изначально использовали свои плавники в качестве ног.

Данный эксперимент по воспроизведению условий выхода рыб на сушу в ходе эволюции является первым в своём роде. Исследование биологов из университета Макгилла демонстрирует первый этап перехода земных организмов из воды на сушу. В дальнейшем, поясняют учёные, анатомические и поведенческие изменения были обусловлены естественным отбором и зафиксированы на генетическом уровне.

О результатах эксперимента и своих выводах Стэнден и её коллеги рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.