Самые ранние позвоночные Земли, которые могли передвигаться по суше на четырёх лапах, обитали не в пресноводных озерах или реках. Вместо этого эти существа, появившиеся около 375 миллионов лет назад, жили в солоноватых водах дельты реки или эстуария – однорукавного (в отличие от дельты) воронкообразного устья реки, расширяющегося в сторону моря, сообщают исследователи из Университета Лиона (Франция) в журнале Nature.

Ранние четвероногие, такие как ихтиостега (Ichthyostega) и акантостега (Acanthostega), были переходным звеном между лопастепёрыми рыбами и наземными позвоночными: у них были ноги, а также жабры и хвосты, что позволяло им передвигаться как по суше, так и в воде. Новое исследование, проведенное палеонтологом Жаном Гедертом (Jean Goedert) из Университета Лиона и его коллегами, предполагает, что эти животные также могли переносить резкие изменения солености воды, обнаруженные, например, в устье реки – в месте, где река впадает в море.

Исследователи проанализировали изотопы серы и кислорода – формы этих элементов с одинаковым количеством протонов, но разной массы – в окаменелых костях 51 древнего четвероногого, найденного в Гренландии и в Китае. По сравнению с пресной водой, морская вода имеет более высокое соотношение изотопа серы-34 относительно серы-32. В исследуемых образцах проявлялся повышенный уровень серы-34, сообщают исследователи, предполагая, что существа хотя бы некоторое время проводили в морской воде. Но изотопный анализ кислорода показал, что пресная вода также присутствовала в среде, в которой обитали древние амфибии. 

Результаты ставят под сомнение устоявшуюся теорию о том, что самые ранние тетраподы вышли на земли из пресноводных вод, таких как реки или озера. В 1929 году первые ископаемые Ichthyostega были обнаружены в слоях красного песчаника в восточной Гренландии. Эта осадочная порода которая раньше считалась пресноводным отложением. Но позже были найдены окаменелости тетрапод, которые эволюционно были связаны с известными морскими видами – это дело основания полагать, что первые "ходоки", возможно, жили в более соленых водах, чем считалось ранее. 

Исследователи говорят, что способность приспосабливаться к средам с равным уровнем солености помогла четвероногим - группе, которая включает в себя сегодняшних амфибий, рептилий и млекопитающих - выжить во время массового вымирания обитателей океана, которое произошло к концу девонского периода около 359 миллионов лет назад.

Источник: Научная Россия

Ранние девонские тетраподы Acanthostega идеально подходят на роль переходной формы между рыбами и амфибиями. Они все еще похожи на рыб, но уже обладают вполне отчетливыми лапами. Именно акантостеги и подобные им животные, по мнению палеонтологов, сделали решительный шаг из моря на сушу. Однако новое исследование десятков экземпляров этих существ показало, что их лапы были еще недостаточно прочны для того, чтобы поддерживать тело на весу при движении по земле.

Более того, рентгеновские снимки выявили наличие у акантостег настоящих жабр, которые у современных амфибий встречаются лишь в личиночном возрасте. Таким образом, утверждают авторы нового исследования, множество акантостег, воспринимавшихся всеми как остатки взрослых особей, на самом деле были всего лишь личинками.

Выход позвоночных на сушу стал одним из важнейших событий в нашей родословной, и повлек за собой множество революционных перестроек в организме. Ранние тетраподы девонского периода (419-359 млн лет назад) представляют большой интерес для палеонтологов – они были самыми первыми позвоночными, которые отважились выйти на сушу, прокладывая путь для всего будущего разнообразия наземных четвероногих. Переход от одной среды к другой должен быть затронуть все аспекты их биологии, но до сих пор не было ни одной серьезной попытки исследовать жизненные циклы ранних тетрапод – например, как долго они жили, имели ли водную личиночную стадию, и так далее. Хорошо сохранившиеся скелеты этих животных весьма редки и прежде по умолчанию предполагалось, что все они представляют собой остатки взрослых особей.

Внимательнее присмотреться к акантостегам решила группа европейских палеонтологов, а помочь им согласились сотрудники расположенного во Франции Европейского центра синхротронного излучения (ESRF). Мощный рентгеновский луч позволил ученым получить в свое расположение подробные трехмерные снимки ископаемых и даже аналоги гистологических срезов, сделанные без разрушения самого образца. Материалом исследования послужили остатки акантостег из гренландского местонахождения Stensio Bjerg, известного также как массовое захоронение акантостег. Там, в окаменевшем русле девонской реки, десятки скелетов древних тетрапод оказались упакованы плотно, словно шпроты в консервной банке.

Данные, полученные при анализе снимков, были поразительными. Оказывается, кости гренландских акантостег не успели окостенеть, и при жизни представляли собой хрящи – упругие и непрочные, совершенно не способные удерживать вес тела. У многих особей также обнаружились жабры – для жизни на суше ненужные и даже вредные, зато вполне уместные у ведущих водный образ жизни личиночных стадий многих амфибий. Размер особей при этом приближался к обычному для взрослых акантостег.

"Как и растущие деревья, кости конечностей характеризуются сезонными ритмами и образуют годовые кольца роста, – сообщила ведущий автор исследования Софи Санчес (Sophie Sanchez), работающая одновременно в Упсальском университете и ESRF. – Эти кольца роста, которые можно увидеть и у ископаемых, и у живых четвероногих, несут информацию о развитии и возрасте живых существ".

Подсчитав количество костных колец Acanthostega, палеонтологи выяснили, что погибшим в Гренландии животным было около шести лет. Поскольку костная ткань в их лапах еще только начинала у них заменять хрящ, столь позднее начало окостенения конечностей свидетельствует о том, что молодняк вел исключительно водный образ жизни. При этом абсолютный размер тела, при котором начиналось окостенение конечностей, у разных особей сильно отличается. Возможно, это объясняется половым диморфизмом, разницей в адаптивных стратегиях или конкуренцией, связанной с изменением размера.

"Массовое захоронение акантостег представляет собой школу водных подростков, в которой не было, или было очень мало, взрослых особей", – рассказал соавтор исследования Пер Альберг (Per Ahlberg), научный сотрудник Упсальского Центра эволюции и геномики. Открытие ставит перед палеонтологами ряд новых вопросов. Где, в таком случае, обитали взрослые акантостеги? Жили ли они отдельно от собственной молоди всегда или по крайней мере на каких-то этапах жизненного цикла? Это еще предстоит выяснить.

"Наше исследование дает только первое представление о характерных особенностях жизненного цикла ранних тетрапод. Мы планируем провести более полное изучение вопроса, которое, вероятно, окажет значительное влияние на теории, входящие во все современные учебники", – резюмировала Санчес.

Разобраться в особенностях питания ранних четвероногих, вышедших из моря на сушу в девонском периоде, решили британские и швейцарские палеонтологи. Они проанализировали окаменелости 23 таксонов первых тетрапод и смогли выяснить, чем, где и как питались пионеры суши.

Череп акантостеги из собрания зоологического музея Кембриджского университета Основным ключом к пониманию их пищевого поведения стала Acanthostega – одно из самых ранних и примитивных позвоночных, обладавших четырьмя сформировавшимися конечностями. Окаменелости акантостеги были найдены в 1987 году в Гренландии, и палеонтологи считают ее наиболее полезным источником сведений об эволюционном переходе от рыб к четвероногим.

Авторы нового исследования применили передовые статистические методы для изучения анатомических, функциональных и экологических изменений, связанных с появлением четвероногих. Они исследовали механику движения и структуру нижних челюстей Acanthostega, нескольких других ранних тетрапод и рыбообразных тетраподоморфов. Как показали результаты этой работы, челюсти Acanthostega были более приспособлены к питанию под водой. Таким образом, эти тетраподы сохраняли в первую очередь водный образ жизни.

"Происхождение тетрапод от рыб является ярким примером крупного эволюционного перехода. Окаменелости Acanthostega до сих пор продолжают играть непревзойденную роль в нашем понимании этого события. Акантостеги сохранили многие примитивные рыбоподобные черты, одновременно демонстрируя и такие несомненно тетраподные особенности, как пальцы на конечностях. Широкая морда, по-видимому, соответствует подводному способу питания (всасыванию добычи), но сложные черепные сочленения уже аналогичны наземным позвоночным и, предположительно, позволяли совершать укусы – вполне сухопутный способ захвата добычи. Этот парадокс и должно было разрешить наше исследование", – рассказал палеонтолог университета Линкольна доктор Марчелло Рута.

По его словам, нижняя челюсть Acanthostega анатомически и функционально похожа на челюсти некоторых ранних рыб. В то же время вздернутое рыло и загнутые назад "клыки", как кажется, являются приспособлениями для резкого, "щелкающего" закрытия рта. "Все эти наблюдения показывают, что данный тип челюстей был адаптацией к мгновенному закрытию и эффективному захвату быстрой добычи, поддерживая взгляды на преимущественно, если не исключительно, водный способ питания", – приводит слова Рутапресс-релиз университета Линкольна.

(Узнать больше подробностей о том, как питались ранние наземные позвоночные, можно в статье "Первым тетраподам было очень трудно кушать")

Понадобилась почти сотня миллионов лет, с девонского по каменноугольный периоды, чтобы тетраподы медленно усовершенствовали строение своего челюстного аппарата и способы питания, освоили жевательные движения для употребления в пищу растительности и развили силу челюстных мышц, достаточную для того, чтобы отрывать куски плоти от животной добычи.

Источник: PaleoNews