Происхождение панциря черепахи: загадка решена
Исследователи из RIKEN раскрыли загадку происхождения черепашьего панциря. Наблюдая за развитием разных видов животных и подтверждая результаты анализом окаменелостей и геномными данными, учёные из Центра биологии развития RIKEN показали, что спинной панцирь черепахи происходит исключительно от грудной клетки её предков, а не от комбинации внутренних и внешних костных структур, как часто считалось. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Скелет позвоночных эволюционировал из двух разных структур — эндо- и экзоскелета. У человека позвоночник и кости конечностей произошли от эндоскелета, а большинство элементов черепа — от экзоскелета. Чешуя рыб и костные кожные узелки аллигатора — другие примеры экзоскелета.
Происхождение спинного панциря (карапакса) черепахи оставалось неясным, поскольку он включает части явно эндоскелетного происхождения и другие, больше похожие на экзоскелет аллигаторов и рыб. Считалось, что внешняя часть карапакса произошла от экзоскелетных костей, а внутренняя — от рёбер и позвонков и связана с внутренним скелетом животного. Однако прямых доказательств экзоскелетного происхождения костных структур, развивающихся вне грудной клетки у черепах, не было.
Чтобы выяснить, внес ли экзоскелет предков вклад в эволюцию панциря, команда доктора Тацуи Хирасавы тщательно наблюдала за развитием эмбрионов китайских триониксов (мягкотелых черепах), цыплят и аллигаторов. Они сравнили развитие карапакса черепахи, рёбер цыплёнка и костных кожных узелков аллигатора. Исследователи обнаружили, что основная часть панциря черепахи состоит из гипертрофированных рёбер и позвонков и, следовательно, происходит исключительно из эндоскелетной ткани.
Этот вывод подтвердился наблюдением окаменелостей древней черепахи Odontochelys и древней рептилии Sinosaurosphargis, у обоих которых есть панцири эндоскелетного происхождения. У Odontochelys был жёсткий панцирь вместо гибкой грудной клетки. А у Sinosaurosphargis был эндоскелетный панцирь, похожий на черепаший, под слоем экзоскелетных костей и отдельно от него.
В совокупности эти результаты показывают, что панцирь черепахи эволюционировал независимо от экзоскелета. Этот сценарий также согласуется с недавними филогенетическими анализами на основе геномных данных, которые поместили черепах в одну группу с птицами, крокодилами и морскими рептилиями, подобными Sinosaurophargis, что противоречит недавним исследованиям, основанным только на летописи окаменелостей.
«Недавние геномные анализы показали, что черепахи эволюционировали от рептилий, близких к аллигаторам и динозаврам, а не от примитивных рептилий, как считалось ранее. Наши выводы соответствуют эволюционной истории, выявленной геномными анализами, и мы близки к разгадке тайны того, когда и как эволюционировал панцирь черепахи», — поясняет руководитель исследования доктор Тацуя Хирасава.
«Наша цель — однажды понять это так же хорошо, как мы понимаем эволюцию птиц от динозавров», — заключает он.