Крошечная окаменелость рыбы возрастом 436 миллионов лет переписывает историю происхождения позвоночных
Древние окаменелости из Южного Китая раскрывают тайны самых ранних костистых рыб и проливают новый свет на эволюцию челюстей, зубов и ключевых особенностей позвоночных до того, как основные линии рыб разошлись.
Исследовательская группа под руководством профессоров Минь Чжу, Цзин Лу и Юань Чжу из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии (IVPP) Китайской академии наук опубликовала результаты своих исследований в двух последовательных статьях на обложке журнала Nature. Их работа раскрывает важные новые сведения о происхождении костистых рыб.
Ученые обнаружили самые древние из известных окаменелостей костистых рыб. Эти окаменелости сохраняют важные анатомические детали, включая челюсти, зубы и черепные коробки, двух ранних видов, живших сотни миллионов лет назад.
Филогенетический анализ показывает, что оба вида принадлежат к ранее плохо изученной стволовой группе костистых рыб. Они представляют собой наиболее примитивные примеры, обнаруженные на сегодняшний день, относящиеся ко времени до эволюционного разделения на две основные ветви костистых рыб: лучепёрых и лопастепёрых.
Эти открытия помогают заполнить важный пробел в эволюционной истории, связывающей ранних рыб с человеком, и подтверждают свидетельства того, что Южный Китай сыграл ключевую роль в ранней эволюции позвоночных.
Почему происхождение костистых рыб важно для эволюции позвоночных
Костистые рыбы занимают центральное место в древе жизни позвоночных. Сегодня они представлены двумя основными линиями: лучепёрыми и лопастепёрыми, которые адаптировались к различным средам обитания — в воде и на суше.
Лучепёрые рыбы включают более 30 000 ныне живущих видов и составляют большинство видов рыб, известных сегодня. Согласно исследованию, одна из ветвей лопастепёрых рыб в девонском периоде переселилась на сушу и в конечном итоге дала начало четвероногим, включая человека.
Несмотря на их важность, происхождение костистых рыб долгое время оставалось неясным. Большинство ранних ископаемых, изученных учеными, уже относятся к специализированным лучепёрым или лопастепёрым рыбам девонского периода. Ископаемые, представляющие более ранние примитивные формы костистых рыб, известные как стволовые костистые рыбы, существовавшие до расхождения двух линий, были крайне редки. Это отсутствие не давало ученым уверенности в появлении общего предка этих двух групп.
После более чем десяти лет полевых исследований и лабораторного анализа исследовательская группа сделала два важных открытия. В отложениях раннего силура в Сюшане, Чунцин, они обнаружили Eosteus chongqingensis, древнейшее полное ископаемое костистой рыбы, найденное где-либо в мире.
Открытие Eosteus сдвигает хронологию эволюции костистых рыб назад
Исследователи также использовали высокоразрешающую компьютерную томографию (ВРКТ) для реконструкции анатомии черепа и зубов Megamastax amblyodus, крупнейшего из известных позвоночных силурийского периода. Эта окаменелость происходит из позднесилурийской формации Куанти в Цюйцзине, провинция Юньнань. Новые анатомические данные решили загадку, которая оставалась неразгаданной более пятидесяти лет, касающуюся происхождения его зубных пластин.
Eosteus chongqingensis жил около 436 миллионов лет назад и был крошечным, его длина составляла всего около 3 сантиметров. Несмотря на свои размеры, окаменелость удивительно хорошо сохранилась и демонстрирует все тело от головы до хвоста. Она старше всех ранее описанных крупных окаменелостей костистых рыб и даже предшествует самым ранним известным микроокаменелостям костистых рыб.
Окаменелость демонстрирует сочетание примитивных и более развитых характеристик. Ее обтекаемое тело, единственный спинной плавник и специализированные чешуйки, называемые хвостовыми опорами, напоминают таковые у ранних лучепёрых рыб. Однако у нее отсутствуют лепидотрихии (костные лучи плавников), обычно ассоциирующиеся с костными рыбами, и имеется шип анального плавника, который ранее наблюдался только у хрящевых рыб и плакодерм.
Эти признаки указывают на то, что ключевые особенности костных рыб развились раньше, чем считали ученые.
Анатомия мегамастакса решает давнюю загадку зубной пластины
Мегамастакс амблиодус жил в позднем силуре (около 423 миллионов лет назад) на территории современного Цюйцзин, провинция Юньнань. Он мог достигать более 1 метра в длину, что делает его крупнейшим известным позвоночным своего времени. После почти десяти лет исследований и многочисленных попыток ученые, используя передовые методы визуализации и трехмерную (3D) компьютерную реконструкцию, смогли выявить полную структуру черепа и внутреннюю анатомию животного.
Его зубы расположены во внутреннем и внешнем рядах, известных как зубные аркады. Внутренний ряд содержит зубные подушечки, расположенные на тупых основаниях, что представляет собой примитивную форму зубного ряда костистых рыб. Эта анатомическая структура разрешает давний спор об отдельных зубных подушечках, обнаруженных в силурийских породах Балтийского региона, и уточняет, как следует классифицировать эти окаменелости.
Филогенетический анализ помещает как Eosteus, так и Megamastax в стволовую группу костистых рыб. Они представляют собой предковое состояние, существовавшее до расхождения лучепёрых и лопастепёрых рыб. Таким образом, эти окаменелости помогают раскрыть предковый план строения тела современных костистых рыб, группы, которая включает большинство ныне живущих видов рыб и всех четвероногих, включая человека.
