Ископаемые рыбы показывают, как эволюционировали хвосты

Новое исследование палеобиолога из Пенсильванского университета показывает, что хвосты рыб и хвосты четвероногих (тетрапод) — это совершенно разные структуры с разной эволюционной историей.

Анализ 350-миллионолетних ископаемых мальков рыб, проведённый Лорен Саллан, показал, что у этих древних мальков было два хвоста: чешуйчатый мясистый хвост и гибкий плавник, расположенные один над другим. Аналогичную двойную структуру хвоста можно наблюдать у эмбрионов современных телеостов — группы лучепёрых рыб, составляющих более 95% ныне живущих видов рыб.

В ходе эволюции, адаптируясь к среде, взрослые телеосты и тетраподы каждый потеряли по одному из этих хвостов.

«Хвост тетрапод, вероятно, изначально был похожим на конечность выростом у первых позвоночных, в то время как хвостовой плавник рыб начался как "перепрофилированный" срединный плавник, подобный спинному. Всё разнообразие хвостов позвоночных может быть объяснено относительным ростом и утратой этих двух хвостов», — сказала Саллан.

Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

Ключевым для исследования стали ископаемые образцы возрастом 350 миллионов лет вида Aetheretmon valentiacum, родственного телеостам. Среди них были самые маленькие известные экземпляры длиной всего 3 см, представляющие самую раннюю стадию развития.

Наблюдения Саллан показали, что ювенильные Aetheretmon не были миниатюрными копиями взрослых особей. Вместо этого они напоминали мальков современных телеостов: у обоих был небольшой мясистый хвост с позвонками (похожий на хвост ящерицы), наложенный поверх плавника.

По мере взросления:

• У Aetheretmon верхний хвост продолжал удлиняться.
• У современных телеостов верхняя часть хвоста рано прекращает рост и оказывается встроенной в растущее тело, а их хвостовой плавник становится их единственным «хвостом».

Исследование показывает, что древние и современные рыбы имели одинаковую отправную точку развития, сохранявшуюся 350 миллионов лет.

Анализ позволяет по-новому взглянуть на эволюцию позвоночных в целом. Костные, похожие на рыб предки Aetheretmon, современных рыб и наземных тетрапод, вероятно, имели оба типа хвоста. Хвост с позвонками, присутствующий у Aetheretmon, вероятно, представляет собой первый похожий на конечность вырост, который стал настоящим хвостом у таких животных, как ящерицы.

Саллан предполагает, что два выроста контролируются двумя разными группами генов и могли подвергаться естественному отбору независимо, что породило множество инновационных форм в ходе эволюции.

«Это говорит нам, почему у нас было и есть такое разнообразие плавников и конечностей. Возможно, некоторые линии предпочитали одну форму другой по функциональным или экологическим причинам. Если рыба не могла адаптировать этот столь важный для плавания признак, она могла вымереть».