Как эволюционировали лёгкие рыб: ответ дали КТ-сканы

Один из ключевых вопросов эволюции — как основные черты организмов менялись на протяжении огромных промежутков времени. Новое исследование Корнеллского университета с использованием компьютерной томографии (КТ) значительно продвинулось в понимании того, являются ли лёгкие и плавательный пузырь у рыб вариациями одного и того же органа.

Суть открытия:

• Исследователи доказали, что у нескольких лучепёрых рыб (осетровых, веслоносов и амии) есть лёгочные артерии, аналогичные тем, что снабжают лёгкие у позвоночных.
• Это показывает, что общий предок этих рыб изначально имел лёгкие, снабжаемые лёгочной артерией.

Методология:

• Использовалась микро-КТ с разрешением около 25 микрон (ширина человеческого волоса).
• Технология позволила неинвазивно создать 3D-модели кровеносных сосудов, заполненных рентгеноконтрастным барием, и изучать их с разных ракурсов.
• Анализ показал, что у родственных амии рыб есть крошечные рудиментарные лёгочные артерии, которые ответвляются от основного сосуда так же, как у четвероногих и двоякодышащих рыб.

Вывод:

• Артерии, ведущие к плавательному пузырю у этих рыб, на самом деле являются видоизменёнными (кооптированными) рудиментарными лёгочными артериями.
• Исследователи предполагают, что это эволюционное изменение произошло либо из-за утраты дыхательной функции, либо из-за смещения анатомических структур в спинную сторону у этих рыб.

Значение работы:

Как отметила ведущий автор Сара Лонго, учёные давно знали о существовании рудиментарных артерий, но традиционные методы (препарирование, коррозионное литьё) не позволяли увидеть детали и установить связь с лёгочными артериями. Применение новой технологии и свежий взгляд позволили сделать это открытие.

Исследование опубликовано 5 февраля в онлайн-версии Journal of Morphology.