Позвоночник развивается у современных животных так же, как и 300 миллионов лет назад

Исследование, проведенное учеными из Музея естествознания в Берлине, раскрыло эволюцию паттернов окостенения позвоночника у четвероногих позвоночных. Антуан Веррьер и его коллеги смогли реконструировать, как формировались кости позвоночного столба у предка всех наземных позвоночных, на основе большого набора данных о современных и ископаемых видах, включая редкие новые данные о рептилии Mesosaurus tenuidens, жившей 300 миллионов лет назад. Результаты опубликованы на этой неделе в Scientific Reports.

Новое исследование команды из Университета Гумбольдта и Музея естествознания в Берлине проливает свет на ранее малоизученные аспекты эволюционной истории позвоночника.

Палеонтолог Антуан Веррьер, ведущий автор исследования, отмечает, что проект начался с исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей рептилии Mesosaurus tenuidens — первой рептилии, адаптировавшейся к жизни в воде.

"На некоторых редких экземплярах молодых особей мы наблюдали, что нервные дуги — отростки, сидящие сверху на основном теле позвонка, — смыкались по мере роста животного от головы к хвосту, как молния. Мы захотели понять, как эта картина вписывается в эволюционную историю наземных позвоночных".

Команда изучила четыре основных паттерна развития позвоночного столба у амниот:

1. Оссификация (окостенение) центра (основного тела позвонка).
2. Оссификация парных нервных дуг.
3. Слияние изначально парных элементов нервной дуги в один отросток.
4. Слияние нервных дуг с центром (нейроцентральное слияние).

С помощью статистических моделей ученые проследили, как эти паттерны менялись на протяжении примерно 300 миллионов лет истории наземных позвоночных, и смогли реконструировать их состояние у общего предка всех наземных позвоночных.

"Больше всего нас удивило, что эти паттерны, судя по всему, оставались относительно стабильными последние 300 миллионов лет, — говорит профессор Йорг Фрёбиш. — Несмотря на огромное морфологическое разнообразие, паттерны окостенения оказались гораздо более консервативными, чем можно было ожидать".

Хотя изученные паттерны были относительно стабильны в эволюции, некоторые отклонения все же произошли. В частности, птицы, млекопитающие и чешуйчатые рептилии выработали свои собственные специфические режимы окостенения позвоночника, отличающиеся от предкового состояния у амниот. Однако внутри этих групп паттерны вновь оказались удивительно стабильными.

"Например, у страусов и чаек очень разная анатомия и образ жизни, но их позвоночники окостеневают сходным образом", — отмечает профессор Надя Фрёбиш.

"Наше исследование — еще один отличный пример того, как данные об ископаемых и современных животных могут объединиться, чтобы дать гораздо более глубокую картину развития и эволюции основных структур тела", — заключает Антуан Веррьер.