Взгляд внутрь древних рыбьих голов: пространство мозга дает новые данные о доисторических двоякодышащих рыбах
Эволюция мозга и нервной системы у животных отмотана более чем на 400 миллионов лет назад благодаря изучению ископаемых остатков древних двоякодышащих рыб, что дает недостающее звено в понимании появления на Земле наземных четвероногих животных.
Международное исследование под руководством Университета Флиндерс (Австралия) сравнило детальные 3D-модели черепных эндокастов шести палеозойских двоякодышащих рыб (Dipnoi) с мозговыми полостями сохранившейся сестринской группы наземных позвоночных, чтобы лучше понять эволюцию мозга двоякодышащих.
Это, в свою очередь, может помочь в интерпретации строения самых ранних тетрапод, которые позже вышли из воды на сушу на четырех конечностях.
Открытие, описанное в журнале eLife, демонстрирует эволюционную историю этих лопастеперых рыб (Sarcopterygii) и показывает, что обонятельная область, по-видимому, обладает более высокой пластичностью, чем задний мозг, и претерпевает значительное удлинение у нескольких таксонов.
«Наше открытие показывает, что мозг двоякодышащих рыб постоянно эволюционировал на протяжении их 400-миллионолетней истории, но позволяет предположить, что они, вероятно, всегда полагались на обоняние, а не на зрение, чтобы ориентироваться в своей среде. Это сильно отличается от других рыб, которые используют зрение гораздо активнее».
Понимание того, как менялся мозг двоякодышащих рыб в ходе их эволюционной истории, помогает понять, как мог выглядеть мозг первых тетрапод — наших наземных предков. Это дает представление о том, какие чувства были важнее других (например, зрение против обоняния).
Для этого исследования ученые из Австралии, Великобритании, Канады и Швеции использовали мощные методы визуализации для виртуальной реконструкции моделей мозга.
«Эта работа фактически удваивает количество известных эндокастов двоякодышащих рыб, поскольку качество их сохранности часто нарушено из-за раздавливания или поломки окаменелости, а сам мозг имеет очень низкий потенциал сохранения и в настоящее время не известен ни у одной ископаемой двоякодышащей рыбы».
Двоякодышащие рыбы существуют более 400 миллионов лет, с девонского периода до наших дней, и дают уникальное представление о состоянии самых ранних тетрапод, а также об их собственной эволюционной истории.
С использованием рентгеновской томографии в качестве палеонтологического инструмента черепные эндокасты шести палеозойских двоякодышащих рыб (Iowadipterus halli, Gogodipterus paddyensis, Pillararhynchus longi, Griphognathus whitei, Orlovichthys limnatis и Rhinodipterus ulrichi) могли быть изучены неразрушающим методом. Окаменелости происходят из Австралии, США, России и Германии.
Шесть ископаемых и два современных таксона составили набор данных из 12 таксонов для многомерного морфометрического анализа с использованием 17 переменных.
«Изучение наших „рыбьих кузенов“, двоякодышащих рыб, продолжает помогать нам понимать, как рыбы впервые покинули воду около 350 миллионов лет назад и начали становиться наземными животными (тетраподами), а позже — людьми. Возможно, некоторые черты их нервной системы до сих пор сохранились в нас».