Учёные запускают эволюционное исследование происхождения рыб, которые ходят

Новое исследовательское сотрудничество при поддержке Национального научного фонда (NSF) начинает беспрецедентное изучение пещерных рыбок, чтобы лучше понять переход «от плавника к конечности», который позволил первым позвоночным выйти на сушу более 350 миллионов лет назад. Это сотрудничество между Университетом штата Луизиана (LSU), Технологическим институтом Нью-Джерси (NJIT) и Университетом Флориды запускает первое эволюционное исследование уникальной структуры таза и механики ходьбы слепой пещерной рыбки, лазающей по водопадам (Cryptotora thamicola) — единственного ныне живущего вида рыб, способного ходить по суше движением, сходным с движением четвероногих позвоночных (тетрапод), к которым относятся млекопитающие, рептилии и амфибии.

Исследователи полагают, что всестороннее изучение тазового пояса, похожего на позвоночный, и филогении этой рыбки может дать новое представление об эволюции конечностей, таза и позвоночного столба, необходимых древним тетраподным рыбам для перехода к наземной жизни в девонский период, 350–400 миллионов лет назад.

• Проект получил четырёхлетний грант NSF в размере $997 510 под названием «Филогеномный биоинспирированный роботизированный модельный подход к изучению эволюции наземной локомоции».
• Цель — изучить филогеномные связи, морфологию, биомеханику и ходьбу слепой пещерной рыбки и её родственников с эволюционной точки зрения.

Роли участников исследования:

1. LSU (под руководством Прошанты Чакрабарти): проведёт геномное секвенирование пещерной рыбки и её родственников для определения конвергентных генетических маркеров, участвующих в формировании тазового пояса у других ходячих позвоночных.
2. Университет Флориды (под руководством Ларри Пейджа): проведёт морфологический анализ и сбор до 238 видов рыб семейства Balitoridae, к которому относится Cryptotora thamicola, для сравнительного анализа.
3. NJIT (под руководством Брук Фламманг): использует филогеномные, морфологические и биомеханические данные для создания биороботической модели рыбы. Эта модель позволит изучить возможные случаи эволюционной конвергенции и понять влияние морфологии таза на ходьбу у вымерших переходных форм и современных видов.

Значение открытия пещерной рыбки

До 2016 года все современные рыбы считались лишёнными тетраподных черт, необходимых для изучения физики ходьбы в наземной среде. Тогда было обнаружено, что 5-сантиметровая Cryptotora thamicola использует мощный тазовый пояс, прикреплённый к позвоночнику, чтобы ходить и карабкаться по водопадам в пещерах Таиланда с походкой, похожей на саламандровую.

«Эти пещерные рыбки могут и не быть живым аналогом древних тетраподных рыб, но, понимая эволюцию их таза, мы можем заглянуть в прошлое, чтобы понять физику опоры на конечности, необходимую для ходьбы по суше», — отмечает Брук Фламманг.

Это исследование станет первым случаем использования биоробототехники для моделирования крупного эволюционного перехода и позволит применить модель к другим организмам, включая ископаемые формы.