«Живое ископаемое» только что разрушило 70 лет эволюционных предположений
Исследователи повторно изучили мускулатуру черепа целакантов, рода рыб, существовавшего 400 миллионов лет назад, и обнаружили, что многие анатомические структуры были ранее неправильно идентифицированы.
Целакант, часто называемый «живым ископаемым», оставался анатомически неизменным на протяжении более 65 миллионов лет. Несмотря на то, что это одна из наиболее тщательно изученных рыб в истории науки, она все еще хранит секреты, которые могут значительно изменить наши представления об эволюции позвоночных. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances учеными из Университета Сан-Паулу (USP) в Бразилии и Смитсоновского института в США, дает новые представления об этом древнем виде.
Тщательно проанализировав мышцы черепа африканского целаканта (Latimeria chalumnae), команда обнаружила, что только 13 % ранее описанных эволюционных изменений мышц основных групп позвоночных были точными. Напротив, они выявили девять ранее не признанных изменений, связанных с ключевыми изменениями в способах питания и дыхания этих животных.
«В конечном итоге, 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 живых позвоночных», — говорит Алессио Датово, профессор Музея зоологии (MZ) USP при поддержке FAPESP, который возглавил исследование.
Одно из наиболее значительных исправлений касалось неправильной идентификации определенных структур мягких тканей. Особенности, которые когда-то считались мышцами, расширяющими ротоглотку, область, соединяющую рот с горлом, оказались связками. В отличие от мышц, связки не могут сокращаться, а это означает, что прежние предположения о механизмах питания и дыхания целаканта, вероятно, были неверными.
Лучеперые рыбы (actinopterygii) и лопастеперые рыбы (sarcopterygii) отделились от общего предка примерно 420 миллионов лет назад. К sarcopterygii относятся такие рыбы, как целаканты и двоякодышащие рыбы, а также все другие четвероногие, поскольку они произошли от водного предка. К ним относятся млекопитающие, птицы, рептилии и амфибии.
У лучеперых рыб, таких как аквариумный карп, легко увидеть, как движется рот, чтобы всасывать пищу. Эта способность дала актиноптеригиям значительное эволюционное преимущество; сегодня они составляют около половины всех живых позвоночных.
Это фундаментальное отличие от других рыб, таких как целаканты и акулы, которые в основном питаются, кусая свою добычу.
«В предыдущих исследованиях предполагалось, что этот набор мышц, обеспечивающий большую всасывающую способность, был также присутствовал у целакантов и, следовательно, эволюционировал у общего предка костных позвоночных, что, как мы теперь показываем, не соответствует действительности. Он появился только по крайней мере 30 миллионов лет спустя, у общего предка современных лучеперых рыб», — отмечает Датово.
За кулисами
Целаканты — чрезвычайно редкие рыбы, которые живут на глубине около 300 метров под поверхностью воды и проводят свои дни в подводных пещерах.
Одна из причин, по которой они так мало изменились с момента вымирания динозавров, заключается в том, что у них мало хищников и они живут в относительно защищенной среде. Это привело к медленным изменениям в их геноме, как показано в исследовании 2013 года, опубликованном в журнале Nature.
Впервые целаканты были известны только по окаменелостям, датируемым примерно 400 миллионами лет назад. Только в 1938 году было обнаружено живое животное, что вызвало большое удивление ученых. В 1999 году в азиатских водах был обнаружен еще один вид (Latimeria chalumnae).
Из-за редкости экземпляров в музеях исследователи из USP и Национального музея естественной истории Смитсоновского института должны были настойчиво искать учреждение, готовое предоставить животных для вскрытия.
В конце концов, Филд-музей в Чикаго и Вирджинский институт морских наук, оба расположенные в США, согласились предоставить по одному экземпляру. По словам Датово, заслуга в получении этих экземпляров принадлежит соавтору статьи Г. Дэвиду Джонсону.
Джонсон, родившийся в 1945 году, был «вероятно, величайшим анатомом рыб своего времени», по словам Датово. Он умер в ноябре 2024 года после несчастного случая в быту, когда исследование находилось на стадии рассмотрения.
