Где мы разошлись с акулами: общий предок проясняется
Общий предок всех челюстноротых позвоночных на Земле напоминал акулу. К такому выводу пришёл новый анализ черепной коробки окаменелости рыбы возрастом 290 миллионов лет, которая долгое время ставила палеонтологов в тупик.
Исследование Acanthodes bronni, рыбы из палеозойской эры, проливает свет на эволюцию самых ранних челюстноротых позвоночных и даёт новое представление о последнем общем предке до разделения линий древнейших акул и первых костных рыб — той линии, к которой в итоге принадлежат и люди.
"Неожиданно Acanthodes оказался лучшим источником информации об условиях у последнего общего предка костных рыб и акул", — сказал Майкл Коутс, профессор биологии организмов и анатомии Чикагского университета, старший автор исследования, опубликованного в Nature.
Группа gnathostomes ("челюстноротые") включает десятки тысяч ныне живущих видов позвоночных: от рыб и акул до птиц, рептилий, млекопитающих и человека. Хрящевые рыбы, к которым сегодня относятся акулы, скаты и химеры, отделились от костных рыб более 420 миллионов лет назад. Однако о том, как выглядел последний общий предок человека, ската-манты и большой белой акулы, известно мало.
Коутс и его коллеги Сэмюэл Дэвис и Джон Финарелли нашли ответ в неожиданном месте: у акантод — вымерших рыб, от которых обычно оставались лишь крошечные чешуйки и сложные наборы шипов плавников. Вооружившись новыми данными о древнейших акулах и костных рыбах, учёные заново изучили окаменелости Acanthodes bronni — лучше всего сохранившегося вида акантод.
Дэвис создал высокодетальные латексные слепки образцов, показавшие внутреннюю и внешнюю структуру черепа. Это дало ценный новый набор данных для оценки анатомии черепа и челюстей, а также организации сенсорных, кровеносных и дыхательных систем у этого вида.
Анализ образца в сочетании с недавними КТ-сканами черепов ранних акул и костных рыб привёл исследователей к неожиданному пересмотру того, что Acanthodes bronni говорит об истории челюстноротых позвоночных.
"Чем больше мы смотрели на него, тем больше находили сходства с акулами", — отметил Коутс.
Однако анализ эволюционных связей Acanthodes bronni даже с новыми данными всё же связал этот вид с ранними костными рыбами. При этом некоторые виды акантод оказались примитивными акулами, а другие — родственниками общего предка акул и костных рыб.
Этот результат объясняет давнюю путаницу в определении места акантод в истории позвоночных. Дополнительные анализы пошли дальше. Используя более 100 морфологических признаков, исследователи количественно оценили взаимное сходство среди древнейших челюстных рыб. Акантоды в целом, включая самых ранних представителей нашей собственной глубокой эволюционной истории, по-видимому, группируются с древними акулами.
"Общие предки всех современных челюстноротых позвоночных имели организацию головы, напоминавшую акул", — сказал Финарелли. — "Эти результаты говорят нам, что, хотя акулы сохранили эти черты, костные рыбы отошли от такого состояния".
Кроме того, анализ показал, что все эти ранние представители современных gnathostomes чётко отделены от того, что теперь кажется самыми примитивными челюстными позвоночными: группы панцирных рыб — плакодерм.
"Похоже, существует фундаментальное различие между плакодермами и всеми другими челюстными позвоночными", — отметил Финарелли.
Этот новый пересмотр родословной ранних челюстноротых позволит палеонтологам углубиться в более сложные загадки, включая то, как менялся план тела этих древних видов при переходе от бесчелюстных к челюстным рыбам.
"Это помогает ответить на базовый вопрос: что в акуле является примитивным? И, наконец, мы лучше понимаем примитивные условия для челюстноротых позвоночных в целом", — сказал Коутс.