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
30-10-2018 Просмотров:2278 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Международная команда исследователей определила новый вид археоптерикса — он расположен эволюционно ближе к современным птицам, чем уже известные виды. АрхеоптериксДоктор Джон Наддс из Манчестерского университета и его коллеги провели первое в мире синхротронное исследование одного из 12 известных представителей...
10-07-2014 Просмотров:7758 Новости Генетики Антоненко Андрей
Генетические истоки разделения полов помогли открыть многоклеточные зеленые водоросли Volvox carteri, мужские и женские особи которых разделились от одноклеточных предков Chlamydomonas reinhardtii. ВольвоксГруппа биологов из Центра растениеводства имени Данфорта (США) выявила...
08-10-2013 Просмотров:8646 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Цзехолорнис был найден в Китае и описан больше десяти лет назад. Анализ одного из новых экземпляров привёл к совершенно неожиданному обнаружению ранее неизвестной группы маховых перьев в основании хвоста. Реконструкция двухвостого цзехолорниса, жившего 120...
10-06-2016 Просмотров:6603 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые из Канзаского института биоразнообразия (США) показали, что способность к биолюминесценции у рыб распространена гораздо шире, чем считалось ранее. Генетический анализ показал, что она развивалась в ходе эволюции как минимум...
20-09-2013 Просмотров:8149 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Атмосферу не напрасно величают воздушным океаном: океан и есть. И точно так же, как океан, атмосфера битком набита миллионами форм микроскопической жизни. Аэропланктон, как его иногда называют, переносит заболевания и...
Ученые выяснили, что ракоскорпионы, самые крупные членистоногие в истории Земли, были подслеповаты и не могли ловить быстро движущуюся добычу, как считалось ранее. РакоскорпионОб этом говорится в статье американских специалистов из Йельского…
Далекие предки сумчатого волка тилацина вели хищный образ жизни и могли нападать на добычу, превосходящую размерами их самих. К такому выводу пришли австралийские ученые, внимательно изучив окаменевшие остатки родни тилацинов. Nimbacinus…
Человечество широко шагает по планете, и за ним идёт волна вымираний. На сегодня 16 тыс. видов находятся на краю, и большинство — из-за потери среды обитания. Далеко не всегда в исчезновении…
Климат Земли не расстилал красный коврик первой многоклеточной жизни. Кембрийскому взрыву предшествовал криогений, во время которого лёд, возможно, дважды сковывал всю планету целиком. Кембрий, напротив, превратил Землю в теплицу: атмосферная концентрация углекислого газа…
Кактусы стали успешной и разнообразной группой растений по эволюционным меркам совсем недавно — 5−10 млн. лет назад. По мнению ученых, к процветанию их привело резкое падение уровня углекислого газа в…
Некоторые виды беззубых китов выработали оригинальный способ улучить остроту слуха и эхолокационного "зрения" — они научились использовать кости черепа в качестве своеобразного "слухового аппарата", усиливающего звуки океана, говорится в статье, опубликованной в журнале PLoS One. Ученые…
Сибирская минога встречается по Енисею от верховьев до дельты включительно. Обитает в Чулыме и некоторых притоках Енисея (Кан, Ангара и др.). Минога сибирская - Lethenteron kessleriВ Енисее длина тела миноги не…
Энтомологи впервые проследили за микрофлорой бабочки на всем протяжении ее жизненного пути, от гусеницы до взрослого насекомого. Результаты исследования помогут разработать новые типы инсектицидов. Heliconius eratoОб этом говорится в статье американских…
Испанские палеонтологи восстановили детали строения кожной брони титанозавров – последних гигантских ящеров в истории Земли. По их данным, эти огромные животные были покрыты несколькими рядами костяных щитков, прикрывавших их спину…
Вверх