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
01-12-2014 Просмотров:6501 Новости Геологии 
Антоненко Андрей
Ученые из Потсдамского исследовательского центра наук о Земле, входящего в объединение имени Гельмгольца в Германии, впервые показали на объемных моделях, что гравитационное поле Земли меняется во времени. Недавно они опубликовали все свои...
16-06-2013 Просмотров:20243 Бактерии (Bacteria) Антоненко Андрей
Оглавление 1. Введение 2. Строение бактерий 3. Способы передвижения бактерий и их раздражимость 4. Метаболизм бактерий 5. Размножение и устройство генетического аппарата 6. Клеточная дифференциация 7. Классификация бактерий 8. Происхождение, эволюция, место в развитии жизни на Земле 9. Роль бактерий в природе 7. Классификация бактерий Наибольшую...
10-03-2012 Просмотров:11107 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Португальские и испанские биологи открыли животное, обитающее в 1980 метрах ниже поверхности земли. Прописано это чемпионское создание в самой глубокой пещере в мире, а питается оно грибами и разложившейся органикой. Новое...
23-08-2012 Просмотров:8747 Новости Экологии Антоненко Андрей
Спутники могут оказаться прекрасными инструментами для отображения сложных изменений в крупных и недоступных районах — но только в том случае, если исследователи будут способны правильно интерпретировать полученные данные. В 2009 году...
25-01-2011 Просмотров:10175 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Раппемонады — новооткрытая группа водорослей, живущих и в пресных, и в соленых водоемах. Они легко могут адаптироваться к новым условиям, когда мировой океан станет более пресным. Раппемонады из северной части Тихого...
При длительных подводных погружениях пингвины не тратят весь запасённый кислород. Вместо этого они переводят мускулатуру на особый, молочнокислый способ получения энергии, поэтому находящийся в крови и лёгких кислород достаётся другим…
Койсанские народы, проживающие на юге Африки, "отщепилась" от общего древа человечества примерно 100 тысяч лет назад, что делает их древнейшими и, возможно, одними из первых племен современных людей на Земле,…
Еще память расположена в соединениях между нервными клетками. И в особых ферментах, поддерживающих возбуждение этих клеток. И в клеточных программах, регулирующих работу генов. И в особых белках-прионах (не тех прионах,…
Ученые узнали, почему трехпалые ленивцы спускаются с деревьев для дефекации. Оказалось, что эта опасная привычка объясняется их симбиотическими отношениями с молью и водорослями. Трёхпалый ленивецРезультаты исследования, проведенного американскими специалистами из Висконсинского…
Исследованием занимались палеонтологи из берлинского музея естественной истории; его результаты опубликованы в журнале Nature. Изучая окаменелые останки различных земноводных, специалисты обнаружили способности к регенерации у двух групп ископаемых амфибий: Micromelerpeton и Sclerocephalus. Их лапы, пальцы и хвосты во многих…
Палеонтологи обнаружили древнего ракоскорпиона с изогнутым хвостом с длинной иглой на конце. Возможно, он убивал своих жертв, нанося удар сбоку. Slimonia acuminataОб этом говорится в статье канадских ученых из Университета Альберты,…
Исследователи из Лозаннского университета (Швейцария) сумели проследить за карьерой рабочих муравьёв в колонии древоточцев Camponotus fellah. Для этого нужно было наблюдать за перемещениями каждого муравья, а также за его взаимоотношениями…
Исследовательская группа по экспериментальной экологии и эволюции Института химической экологии имени Макса Планка (Йена, Германия) под руководством доктора Кристиана Коста (Christian Kost) открыла новый тип взаимодействия между клетками бактерий, при…
Крупные животные играют решающую роль в поддержании плодородия почв, выяснили британские ученые. После вымирания представителей мегафауны качество почв в этом регионе резко ухудшается, предупреждают они. Представители мегафауны Согласно исследованиям Криса Даути из…
Вверх