Сложная эволюция. Биологи выяснили, как позвоночные смогли перейти к жизни на суше

26 февраля 2021, 22:30

Команда под руководством Института зоологии Куньмина Китайской академии наук в сотрудничестве с учеными из других стран раскрыла тайну перехода позвоночных из воды в сушу.

Авторы работы исследовали геномы африканских двоякодышащих рыб, веслоноса, ильной рыбы Amia calva и миссисипского панцирника.

Пять видов, проанализированных исследователями, относятся к двум основным группам сохранившихся костных рыб — рыбы с лопастными и лучевыми плавниками. Двоякодышащие являются ближайшими современными родственниками четвероногих и обладают самым большим размером генома (40 ГБ), что более чем в 10 раз превышает размер генома человека.

Видео дня

Исследователи обнаружили, что функциональные элементы, связанные с гибкостью конечностей, могли происходить от хрящевых рыб и сохранялись у костных рыб с лопастными и лучевыми плавниками, но полностью утрачивались у костистых рыб. Примитивные легкие также могли возникнуть от общего предка костистых рыб, хотя затем легкие были заменены плавательным пузырем у большинства рыб.

Добавив в анализ двоякодышащих рыб, исследователи предположили, что эволюция перехода позвоночных из воды в сушу могла происходить в три этапа.

Первым шагом было то, что общие предки костистых рыб уже обладали первоначальной способностью дышать воздухом. Вторым шагом было увеличение способности дышать воздухом за счет появления большего числа респираторных генов и новых функциональных элементов. Третий шаг мог быть результатом дальнейших генетических инноваций, таких как большее количество генов, что обеспечило последнюю важную основу для перехода от воды к суше.

Кроме того, исследователи обнаружили, что функции, связанные с движением конечностей, также постепенно эволюционировали. Плечевая кость произошла от метаптеригия у рыб с лучевыми плавниками, лучевая кость могла возникнуть от предков двоякодышащих рыб и четвероногих, а конечность с пятью пальцами в конечном итоге появилась у четвероногих.

Кроме того, авторы работы показали, что переход от воды к суше также сопровождался совместной эволюцией системы кровообращения, мозга и двигательной системы. Результаты этих исследований важны для понимания механизма и процесса эволюции позвоночных от воды к суше.

Ранее НВ писал, что международная группа ученых определила по крайней мере 11 видов рыб, предположительно способных ходить по суше.

Выводы основаны на компьютерной томографии и сравнении скелетов рыб семейства балиторовых (гольцов) со скелетом единственного вида рыб, пойманных во время ходьбы: Cryptotora thamicola, которую называют пещерная рыба-ангел.

В новом исследовании ученые из Музея естественной истории Флориды, Технологического института Нью-Джерси, Университета штата Луизиана и Университета Маэджо в Таиланде проанализировали структуру костей почти 30 видов гольцов и впервые описали три категории форм таза. Основываясь на форме кости, которая соединяет шипы некоторых гольцов с их тазовыми плавниками, команда обнаружила, что у 10 других видов есть такой же необычно крупный тазовый пояс, как и у пещерной рыбы-ангела.

«У рыб обычно нет никакой связи между позвоночником и тазовым плавником. Но раньше идея заключалась в том, что пещерная рыба-ангел была совершенно уникальной. Что действительно здорово в этой статье, так это то, что она показывает с высокой детализацией, что прочные тазовые пояса встречаются чаще, чем мы думали», — сказал биолог Захари Рэндалл, сотрудник лаборатории визуализации Флоридского музея и один из соавторов исследования.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X