Чешуйчатая, бронированная или голая: как эволюционировала кожа рыб?
Обычно чешуйчатая, кожа рыб также может быть голой или состоять из костных пластин, образующих броню, иногда даже покрытую зубами. Исследователи из Женевского университета (UNIGE) реконструировали эволюцию защитных структур кожи у лучепёрых рыб, начиная с их общего предка, жившего более 420 миллионов лет назад. Они выяснили, что только рыбы, утратившие чешую, смогли развить костный панцирь, а тип защиты кожи повлиял на выбор среды обитания — открытая вода или морское дно. Исследование, опубликованное в журнале Evolution Letters, даёт новое объяснение невероятному разнообразию этой линии рыб, включающей более 25 000 видов.
Генеалогическое древо возрастом 420 миллионов лет
Учёные использовали эволюционное древо из 11 600 видов рыб и параллельно — древо из 304 видов для точного установления родственных связей. С помощью математических моделей они реконструировали наиболее вероятное исходное состояние. Первый предок лучепёрых рыб, живший более 420 миллионов лет назад, имел чешую.
Только голая кожа может развить броню
Анализ переходных этапов показал:
- Несколько линий рыб независимо и в разное время утратили чешую.
- После утраты чешуи возврат к этому состоянию невозможен.
- Некоторые из этих «голых» рыб впоследствии развили костные пластины, образующие сплошной панцирь.
- Прямой переход от чешуйчатой кожи к бронированной или их смешение, по-видимому, невозможны.
Кожа определяет место жительства
Изменение состояния кожи повлияло на среду обитания:
- Несколько видов рыб, утративших чешую, перешли из открытой воды на морское дно.
- Эта последовательность (утрата чешуи → смена среды → преимущества) независимо повторялась у разных групп.
- Кожа без чешуи даёт реальное преимущество для жизни на дне. Однажды перейдя на дно, линия рыб больше не возвращается в открытую воду, даже если позже у неё развивается броня.
Две гипотезы могут объяснить это преимущество голой кожи на дне:
- Дыхание: Голая кожа улучшает газообмен в бедной кислородом воде за счёт увеличения дыхательной поверхности.
- Иммунная защита: Защита от вирусов и бактерий, обильных на дне, эффективнее при отсутствии чешуи.
Эволюция защитных структур кожи позволила многим семействам рыб мигрировать на дно, осваивать новые экологические ниши в пресной и солёной воде и способствовала становлению огромного разнообразия, делающего лучепёрых рыб крупнейшей группой позвоночных на планете.