Миллиарды лет животные обходились без шеи. Но когда древним рыбам пришлось выбраться на сушу, строение их тела сильно изменилось. Удлинился позвоночник, голова приобрела подвижность, органы чувств могли воспринять больше информации. Все это привело к развитию большого, сложного мозга.
Летом 2014 года в Университете Макгилл (Канада) биологи под руководством Эмили Станден (Emily Standen) наблюдали за сенегальскими многоперами (Polypterus senegalus). Эти небольшие рыбы обитают в пресноводных водоемах Западной и Центральной Африки, но способны дышать воздухом и ходить по земле. Специально для опыта ученые вырастили многоперов на суше и наблюдали, как менялись их анатомия и поведение.
Оказалось, что "сухопутные" рыбы передвигались по земле быстрее и эффективнее, чем их рожденные в воде собратья. Они ставили свои плавники максимально близко к телу — в 3,5 раза ближе обычного, а головы поднимали в полтора раза выше, чем в воде.
Скелет их вытянулся, а связки в грудной клетке окрепли, усилив поддержку тела во время ходьбы. Связи туловища с головой, наоборот, ослабли, и шейный отдел позвоночника стал подвижнее.
Лопастеперая рыба тиктаалик (Tiktaalik roseae), чьи ископаемые останки обнаружили в 2004 году в канадской Арктике, использовала плавники не только для плавания, но и для хождения по земле. Череп у нее был укороченный и приплюснутый, а голова отделена от пояса передних конечностей.
"Открытое нами существо стирало грань между этими двумя группами животных (рыбами и наземными позвоночными. — Прим. ред.). Как рыба, оно было покрыто чешуей и имело перепончатые плавники. Но обладало плоской, как у позвоночных, головой, кроме того, у него была шея. Внутри передней пары его плавников находились кости, соответствующие плечевой, локтевой и лучевой и даже некоторым костям запястья. Эти кости были, к тому же, соединены суставами: перед нами была рыба с плечевым, локтевым и лучезапястным суставами!" — пишет в книге "Внутренняя рыба" американский палеонтолог Нил Шубин, один из первооткрывателей тиктаалика.
У животных, дышащих только жабрами, скелет плавника крепится к поясу конечности, который соединен со скелетом жаберной крышки. Рыбы дышат, синхронизируя движения жаберной крышки и грудных плавников, но это ограничивает движения головы.
У тиктаалика костей жаберной крышки почти не осталось, поэтому он мог относительно свободно двигать головой. Утратившее функциональность сочленение остатков жаберной крышки постепенно смещалось внутрь черепа, превращаясь понемногу в крошечные слуховые косточки — предшественники среднего уха человека.
Так могли выглядеть древние рыбы тиктаалики в представлении Нила ШубинаНовоприобретенная шея позволяла тиктаалику и первым амфибиям, например ихтиостегам (Ichthyostega), охотиться, отмечают российские палеонтологи Александр Марков и Елена Наймарк в книге "Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий". Благодаря шее животные, выслеживая добычу, могли прижимать голову к земле. Сегодня так же делает обитатель мангровых зарослей илистый прыгун (Periophthalmus), умеющий дышать под водой и на земле.
У рептилий, птиц и млекопитающих шея заметно удлинилась. У млекопитающих насчитывалось до семи шейных позвонков, у динозавров — больше, например у эласмозавра Albertonectes — 76. Это привело к обособлению подъязычного нерва, плечевого и шейного нервных сплетений и, как следствие, — к большему разнообразию движений.
Кстати, благодаря развитым шейным позвонкам рептилии оказались эволюционно успешнее амфибий и потеснили их. В голове сосредоточились главные органы захватывания пищи — челюсти, нападения и защиты — зубы, восприятия внешних впечатлений — глаза, уши, нос.
Удлинение шеи повлияло и на расположение внутренних органов: сердце отдалилось от головы и опустилось в грудную клетку. Впоследствии у млекопитающих появилась диафрагма — мышца, значительно облегчающая процесс дыхания.
Авторы работы отмечают, что на суше лопастеперые рыбы и их потомки столкнулись с новыми вызовами: с одной стороны, приходилось преодолевать гравитацию (в водной среде сила тяготения компенсируется выталкивающей силой), с другой — перед ними открылась невиданная ранее свобода движений. Все это потребовало от мозга новых ресурсов и большего контроля.
"Шея позволила улучшить маневренность и ловкость в наземных и воздушных средах. Это нововведение в области биомеханики развивалось рука об руку с изменениями нервной системы, контролирующей наши конечности", — говорится в статье.
Кроме того, как полагает Малколм Макивер (Malcolm MacIver), невролог из Северо-Западного университета (США), новая среда обитания давала древним животным намного больше информации, что способствовало формированию более сложного сознания и возникновению комплексного планирования. Первые наземные позвоночные охотились спонтанно, но со временем те из них, кто смог выйти за рамки такого "реактивного" режима и научились мыслить стратегически, получили эволюционное преимущество.
Источник: РИА Новости
Ученые выяснили, что у рыб латимерий, которые являются классическим примером живых ископаемых, имеются рудиментарное легкое. Возможно, благодаря его уменьшенному размеру латимериям удалось дожить до наших дней.
ЛатимерияОб этом говорится в статье бразильских ученых, опубликованной в журнале Nature Communications.
Латимерии – это единственные ныне живущие представители кистеперых рыб. В ископаемом состоянии эта группа весьма разнообразна и насчитывает до 130 видов, причем возраст последних по возрасту находок составляет около 70 миллионов лет. Кистеперые рыбы долгое время считались вымершими, пока в 1938 году ихтиологи не открыли у берегов Южной Африки латимерию L. chalumnae (в конце 1990х был обнаружен еще один вид, L. menadoensis).
Поскольку в руки ученых попало считанное количество латимерий, их анатомия до сих пор плохо изучена. Чтобы восполнить этот пробел, авторы статьи изучили с помощью томографа пять стадий индивидуального развития данных рыб – от небольшого эмбриона до взрослой особи. Выяснилось, что на эмбриональной стадии латимерии обладают полностью функциональным легким, которое затем по мере развития сжимается до небольшого рудиментарного образования.
Легкое латимерии напоминает кальцифицированные структуры, которые нередко встречаются у ископаемых кистеперых рыб. Ранее ученые принимали их за плавательный пузырь, но теперь ясно, что они являются остатками легких. Следовательно, кистеперые рыбы могли обладать легкими на протяжении всей своей эволюции – их наличие помогало выживать представителям этой группы, жившим в мелководных водоемах в условиях дефицита кислорода.
Предки латимерий отказалась от полноценного легкого, перейдя к глубоководному образу жизни. Интересно, что параллельно с уменьшением легкого в ходе эмбрионального развития у них увеличивается жировой орган, который помогает регулировать плавучесть в толще воды. По-видимому, адаптации к обитанию в глубинах и помогли латимериям «пересидеть» вымирание в конце мелового периода. Все же остальные кистеперые рыбы, плававшие в небольших водоемах, погибли.
Напомним, недавно ученые выяснили, что самки латимерий моногамны. Возможно, в отличие от многих других рыб, эти живые ископаемые просто не могут найти дополнительных партнеров.
Источник: infox.ru
02-04-2015 Просмотров:7271 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Ученые придумали способ, позволяющий воссоздавать окраску моллюсков-конусов, населявших коралловые рифы миллионы лет назад. Оказалось, что для этого достаточно подсветить их раковины ультрафиолетом. Улитки-конусыК такому выводу пришел Джонатан Хендрикс из Университета штата...
21-03-2013 Просмотров:10881 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Бактерия Photorhabdus luminescens служит оружием нападения для некоторых круглых червей, питающихся насекомыми: когда нематода собирается напасть на жертву, она в первую очередь заражает её бактериями Photorhabdus luminescens. Бактерия же травит...
16-03-2015 Просмотров:8349 Новости Генетики Антоненко Андрей
Генетики пересчитали чужеродные гены в геноме человека. Выяснилось, что некоторые из них наши предки получили непосредственно от грибов. Филогенетическое древо человеческого гена HAS1Об этом говорится в статье британских специалистов из Кембриджского...
16-01-2014 Просмотров:8665 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Таким образом, детеныши получают полноценное питание, которое содержит здоровую дозу микробов, необходимых им для выживания в условиях дикой природы, полагают исследователи. Самец чилийской игуаныЯщерицы, как группа пресмыкающихся, не особо радеют о подрастающем...
02-10-2012 Просмотров:11248 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Чтобы не задохнуться в перегретом океане, рыбам придется уменьшить свои размеры. Канадские ученые из Университета Британской Колумбии пришли к выводу, что в ближайшем будущем средний размер рыб, живущих в мировом океане,...
Личинки одного из видов североамериканских ночных бабочек обороняются от птиц при помощи свиста. Удивительный механизм защиты обнаружили канадские биологи. При нападении эта гусеница производит звуки в широком диапазоне, начиная от тех,…
Ученые нашли на территории штата Юта останки древней "чудо-птицы", указавшие на то, что предки современных и вымерших пернатых могли научиться летать как минимум дважды. Их выводы были представлены в журнале PeerJ. Древние птицы-мирарки, научившиеся летать отдельно…
Ученые впервые описали механизм защитной гормональной перестройки организма животных на примере головастиков древесной лягушки; высокий уровень гормона стресса вызывает усиленный рост хвоста, чтобы повысить шансы особи спастись от хищников, говорится…
Палеонтологи откопали в Индии кости животного, которое близко к предкам непарнокопытных. Находка доказывает, что непарнокопытные могли произойти в этом регионе, когда он был отдельным континентом. Cambaytherium thewissiК такому выводу пришли американские…
На территории Египта палеоклиматологи открыли древнее озеро. Оно питалось разливами Нила, но высохло примерно 80 тысяч лет назад, когда климат стал жарким и сухим. Египетская пустыня скрыла озеро возрастом 250 тысяч…
Палеонтологи обнаружили в Китае древнейшую рыбу, жившую в середине кембрийского периода. Она обладала крупными глазами и зачатками челюстей. MetasprigginaОписание находки, сделанной канадскими учеными из Университета Торонто, опубликовано в свежем выпуске журнала Nature. В 2012…
На примере пылевых клещей биологам удалось опровергнуть закон необратимости эволюции. Оказалось, что предки этих существ были свободноживущими организмами, которые сначала перешли к постоянному паразитизму, а затем вновь вернулись к исходному…
Недавно немецкие ученые открыли, что у морских котиков имеются дополнительные глаза. И находятся они на кончиках их… усов. С помощью этих органов, называемых вибриссами, тюлени могут воспринимать колебания воды, сообщающие…
Повышение температуры северной части Атлантического океана до самых высоких показателей за две тысячи лет, вероятно, усилило потепление в Арктике. Шпицберген (фото tensaibuta) Международная группа учёных под руководством Роберта Шпильгагена из Академии…
Вверх