Исследование пересматривает анатомию "живого ископаемого" рыбы, меняя взгляд на эволюцию черепа позвоночных

Целакант известен как "живое ископаемое", потому что его анатомия мало изменилась за последние 65 миллионов лет. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что при повторном изучении черепной мускулатуры африканского целаканта (Latimeria chalumnae) только 13% ранее идентифицированных эволюционных мышечных новшеств для крупнейших линий позвоночных оказались точными. Также было выявлено девять новых эволюционных преобразований, связанных с инновациями в питании и дыхании.

"В конечном счете, он даже более похож на хрящевых рыб [акул, скатов и химер] и четвероногих [птиц, млекопитающих, амфибий и рептилий], чем считалось ранее, и еще более отличается от лучеперых рыб, которые составляют около половины ныне живущих позвоночных", — говорит ведущий автор исследования Алессио Датово.

Среди ошибочно приписываемых целакантам эволюционных новшеств — мышцы, ответственные за активное расширение буккофарингеальной полости. Исследование показало, что эти предполагаемые мышцы на самом деле являются связками — структурами, неспособными к сокращению.

Лучеперые (actinopterygii) и лопастеперые (sarcopterygii) рыбы разошлись от общего предка примерно 420 миллионов лет назад. Лопастеперые включают целакантов, двоякодышащих рыб и всех четвероногих.

У лучеперых рыб, таких как аквариумный карп, хорошо видно, как рот движется для всасывания пищи. Эта способность дала им значительное эволюционное преимущество. Это фундаментальное отличие от других рыб, таких как целаканты и акулы, которые в основном питаются, кусая добычу.

"Предполагалось, что этот набор мышц, обеспечивающий большую всасывающую способность, также присутствует у целакантов, и, следовательно, эволюционировал у общего предка костных позвоночных. Теперь мы показываем, что это не так. Это появилось как минимум на 30 миллионов лет позже, у общего предка ныне живущих лучеперых рыб", — указывает Датово.

За кулисами исследования

Целаканты — чрезвычайно редкие рыбы, живущие на глубине около 300 метров. Из-за редкости музейных образцов исследователям пришлось настойчиво искать учреждения, готовые предоставить животных для диссекции. В итоге Филдовский музей в Чикаго и Вирджинский институт морских наук предоставили по одному экземпляру.

Датово потратил шесть месяцев на разделение всех мышц и костей черепа целаканта. Эти структуры теперь сохранены и могут изучаться индивидуально другими учеными.

"Когда мы наконец смогли изучить образцы, мы обнаружили больше ошибок, чем предполагали. Например, 11 структур, описанных как мышцы, на самом деле были связками или другими типами соединительной ткани. Это имеет кардинальные последствия для функционирования рта и дыхания", — объясняет он.

Благодаря положению целакантов на древе жизни позвоночных это открытие влияет на понимание эволюции черепа у всех других крупных групп позвоночных. Используя 3D-микротомографические изображения черепов других рыб, авторы смогли выяснить эволюцию этих мышц у первых челюстных позвоночных.