КАМБАЛА - ЗАГАДКА ДЛЯ ПАЛЕОНТОЛОГОВ

Эволюция камбалообразных (Pleuronectiformes) долгое время оставалась для учёных нерешённой задачей. Палеонтологи никак не могли отыскать переходное звено между "односторонней" камбалой и её симметричными собратьями. Не было возможности проследить за тем, как рыба адаптировалась к донному образу жизни.

К камбалообразным относят палтуса, морского языка, собственно камбалу и ещё около пятисот видов рыб. У взрослых представителей этого отряда оба глаза расположены на одной стороне тела. При этом у личинок строение тела симметричное, но по мере взросления (и перехода на донный образ жизни) один глаз "мигрирует" на ту часть туловища, что становится верхней.

Но ведь согласно теории Дарвина, для того чтобы данный процесс закрепился у ныне существующих рыб, их предкам пришлось претерпеть подобные постепенные изменения на себе в течение нескольких тысяч поколений.

Необычное анатомическое свойство на протяжении десятилетий смущало научные умы. Доходило до того, что некоторые биологи даже подвергали сомнению теорию естественного отбора (впрочем, как и аргументы в пользу скачкообразного изменения животных), ссылаясь на нежизнеспособность переходных форм рыб.

А всё из-за того, что эти самые переходные формы не были найдены. Нигде.

Вид слева и справа образцов окаменелостей Heteronectes chaneti (правосторонняя морфа) до и после обработки кислотой (фото Matt Friedman).

О камбалообразных рассуждали Жан-Баптист Ламарк (Jean-Baptiste Lamarck), Альфред Рассел Уоллес (Alfred Russel Wallace), Рихард Гольдшмидт (Richard Goldschmidt). Даже сам Чарльз Дарвин не решил для себя эту эволюционную загадку.

И вот, наконец, "трио", способное рассказать о пошаговой эволюции и происхождении этих рыб всё и ещё немного, — найдено.

Сделал это важное открытие Мэтт Фридман (Matt Friedman), аспирант университета Чикаго (University of Chicago), о чём и поведал в своей статье в журнале Nature.

Любопытно, что для этого ему не пришлось искать останки рыб в каких-то очень уж необычных местах.

Фридман нашёл как минимум два переходных звена, всего лишь покопавшись в музейных запасниках.

Конечно, "всего лишь" — это даже в данном случае не самое верное описание произошедшего. Учёному пришлось изрядно потрудиться и перелопатить гору окаменелостей, чтобы представить образцы мировому научному сообществу в том состоянии, в каком мы видим их сейчас.

Увеличенные изображения головы Heteronectes chaneti: в сравнении видно, что левый глаз поднят выше правого (фото Matt Friedman).

"Когда я впервые наткнулся на одно из ископаемых, оно лежало в каком-то ящике с пометкой "кусок окаменелых останков неизвестной рыбы из Монте-Болька (Monte Bolca), Италия". И поверьте мне, на тот момент оно выглядело совсем не так, как теперь", — рассказывает Мэтт.

Действительно, образец эпохи эоцена тогда был раздроблен, покрыт пылью и сажей. Но слабая кислота и выдержка в течение некоторого времени сделали своё дело. Фридман обнаружил, что перед ним новый вид плоских рыб с ассиметричным черепом. Новооткрытый вид он назвал Heteronectes chaneti.

В названии первое слово представляет собой объединение греческого "heteros" (разный, разнообразный) и "nectri" (пловец). Второе восхваляет Бруно Шане (Bruno Chanet), одного из первых исследователей ископаемых рыб.

Таким вот образом в процессе работы Мэтт совершил открытие в Музее естествознания в Вене (Naturhistorisches Museum Wien) и по-новому интерпретировал данные об окаменелостях, которые больше сотни лет пролежали в аналогичных учреждениях в Лондоне (Natural History Museum) и Париже (Muséum national d'Histoire naturelle).

"Что касается второй группы образцов, то обнаружившие их палеонтологи отнесли виды к плоским рыбам, но посчитали, что наблюдаемая асимметрия появилась в процессе петрификации", — поясняет Фридман.

Различные образцы скелетов Amphistium paradoxum (правосторонняя морфа) из Лондона (вверху) и Вены (в середине), а также Amphistium altum (внизу) (фото Matt Friedman).

Однако, воспользовавшись методом компьютерной томографии, Мэтт обнаружил, что представители видов Amphistium altum из Лондона и Amphistium paraxodum из Парижа обладают примерно одним и тем же смещением глазниц. А такое вряд ли было бы возможно, будь это следствием окаменения останков.

Здесь и здесь смотрите видео, иллюстрирующее результаты, полученные с помощью компьютерной томографии. В обоих видеороликах показан череп Amphistium paradoxum (правосторонняя морфа).

Именно благодаря этому методу Мэтт доказал, что черепа Amphistium асимметричны (один глаз не выходил на противоположную половину, а лишь поднимался чуть выше, отмечает исследователь в пресс-релизе университета).

Кроме того, Фридман доказал, что обнаруженные особи являлись взрослыми. Этот вывод он сделал, во-первых, на основании данных по длине тела рыб, а во-вторых, по степени окостенения скелета (у этих особей процесс явно закончился).

В данном случае это очень важно, ведь получается, что дальнейшего сдвига глазниц у них не происходило. Но и это не всё.

Представители рода Amphistium, судя по всему, были хищниками. В животе одного из них были найдены останки другой рыбы (выделены с помощью компьютерной обработки изображения). Это снова подтверждает родство с камбалообразными (иллюстрация Matt Friedman).

Красок добавило ещё одно открытие: у различных представителей одного вида глаза были "повёрнуты" на разную сторону, то есть если у одной особи мигрировал левый глаз, то у другой – правый. У ныне живущих рыб такого ещё никто не встречал: особям одного вида свойственна либо правосторонняя, либо левосторонняя миграция глаза.

Все эти данные ещё раз свидетельствуют о том, что камбалообразные не стали своего рода закрепившейся ошибкой природы. Наоборот, они целенаправленно эволюционировали, чтобы получить превосходство над своими сородичами.

Подчеркнём, что в данном случае использование обоих глаз стало значительным преимуществом (в сравнении с вариантом, если бы один глаз так и оставался на нижней стороне и вообще не был задействован).

Мэтт Фридман фактически сделал себе карьеру на музейных запасниках. Так, в 2006 году он со своим коллегой показал, что та особь, которую ранее относили к лучепёрым, оказалась латимерией.

"Я предполагаю, что для многих учёных музейные коллекции – это нечто давно известное, запылившееся, старинное. Но это не просто места длительного хранения. Я уверен — с помощью новых методов мы сможем обнаружить много нового и интересного даже в архивах", — говорит Мэтт.

"Мне как палеонтологу и биологу-дарвинисту было приятно ещё раз показать, что изучение таких необычных современных видов животных не обходится без исследования их истории", — добавляет будущий доктор (а в том, что он получит эту степень, никто уже не сомневается).

Фридман расположил Heteronectes и Amphistium на древе исторического развития рыб, затем построил более простую филогенетическую структуру, которая наглядно демонстрирует миграцию глаза и изменение симметрии черепа (внизу). Вверху справа показаны реконструированные изображения левой половины тела рыб рода Amphistium: на переднем плане левосторонняя морфа, на заднем – правосторонняя (иллюстрация Matt Friedman).

Много чего ещё смущало Дарвина. Но, кажется, понемногу мы, его потомки, раскрываем недоступные гениальному учёному тайны. А сколько ещё таких неразрешённых вопросов….