96% позвоночных — включая людей — произошли от предка с шестым чувством
Акулы, веслоносы и некоторые другие водные позвоночные обладают шестым чувством: они могут обнаруживать слабые электрические поля в воде и использовать эту информацию для поиска добычи, коммуникации и ориентации.
Исследование, опубликованное 11 октября в Nature Communications и завершающее более 25 лет работы, показывает, что подавляющее большинство позвоночных — около 30 000 видов наземных животных (включая людей) и примерно столько же видов лучепёрых рыб — произошли от общего предка с хорошо развитой электрорецепторной системой.
Этот предок, вероятно, был хищной морской рыбой с хорошим зрением, челюстями, зубами и системой боковой линии для обнаружения движения воды. Он жил около 500 миллионов лет назад. Подавляющее большинство из примерно 65 000 ныне живущих видов позвоночных являются его потомками.
«Это исследование завершает вопросы в области эволюционной биологии развития ("эво-дево"), которые интересовали меня 35 лет», — сказал Уилли Бемис, профессор экологии и эволюционной биологии Корнеллского университета и старший автор статьи.
Сотни миллионов лет назад произошло крупное разделение в эволюционном древе позвоночных. Одна линия привела к лучепёрым рыбам (actinopterygians), а другая — к лопастепёрым (sarcopterygians); последние дали начало наземным позвоночным. Некоторые наземные позвоночные, включая таких саламандр, как мексиканский аксолотль, сохранили электрорецепцию и до сих пор были лучшей моделью для изучения раннего развития этой сенсорной системы. В связи с переходом к наземному образу жизни линия, ведущая к рептилиям, птицам и млекопитающим, утратила электрорецепцию, а также боковую линию.
Некоторые лучепёрые рыбы — включая веслоносов и осетров — сохранили эти рецепторы в коже головы. Североамериканский веслонос имеет до 70 000 электрорецепторов в веслообразном рыле и коже головы, что является самой обширной электросенсорной системой среди современных животных.
До сих пор было неясно, являются ли эти органы у разных групп эволюционно и в развитии одинаковыми.
Используя мексиканского аксолотля в качестве модели для линии, ведущей к наземным животным, и веслоноса — для линии лучепёрых рыб, исследователи обнаружили, что электросенсоры развиваются по точно такой же схеме из одной и той же эмбриональной ткани в развивающейся коже. Это подтверждает, что данная сенсорная система является древней.
Учёные также выяснили, что электросенсорные органы развиваются непосредственно рядом с боковой линией, что является убедительным доказательством «общего эволюционного происхождения этих двух сенсорных систем».
Теперь исследователи могут составить представление о том, как выглядел общий предок этих двух линий, и лучше связать сенсорные миры ныне живущих и ископаемых животных.