Палеонтологи обнаружили на юге Китая отпечатки тел четырех ранее неизвестных видов древних рыб возрастом в 436-439 млн лет. Они претендуют на статус древнейшего общего предка людей и современных челюстных рыб. Это открытие отодвигает время появления челюстных животных на 30 млн лет в прошлое. Работа опубликована в журнале Nature. О результатах сообщила в среду пресс-служба штаб-квартиры Китайской академии наук.

"Открытые нами окаменелые останки рыбы Fanjingshania представляют собой самые древние свидетельства существования челюстных позвоночных на Земле. Их обнаружение позволило нам узнать много нового о том, как протекала эволюция ключевых черт анатомии позвоночных, в том числе челюстей, органов чувств и парных конечностей", - заявил профессор Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии КАН в Пекине (Китай) Чжу Минь, чьи слова приводит пресс-служба штаб-квартиры КАН.

Большая часть современных групп и типов животных появилась примерно 540-520 миллионов лет назад в ходе кембрийского взрыва - резкого ускорения эволюции и увеличения многообразия многоклеточных существ. В это время возникли предки червей, насекомых, рыб и прочих беспозвоночных и позвоночных животных, населяющих Землю сегодня.

Первые полноценные позвоночные существа, обладающие челюстями, появились значительно позже. Точное время их возникновения пока остается предметом споров среди палеонтологов. Самые древние отпечатки тел челюстных рыб относятся к началу девонской и концу силурийской эры, 420-410 млн лет назад, однако генетические исследования показывают, что позвоночные существа с челюстями должны были появиться на несколько десятков миллионов лет раньше.

Эволюция древнейших позвоночных

Исследователи получили первые вещественные подтверждения этой гипотезы генетиков в ходе раскопок, которые проводились на территории южнокитайских провинций Хунань, Гуйчжоу и Чунцин. На их территории залегают сланцевые породы, сформировавшиеся в начале и в середине силурийской эры, примерно 440-430 миллионов лет назад, когда почти вся территория современного Китая была покрыта мелководными морями.

В этих породах исследователи обнаружили отпечатки сразу четырех ранее неизвестных видов рыб - Fanjingshania renovata, Tujiaaspis vividus, Xiushanosteus mirabilis и Shenacanthus vermiformis. Они коллективно претендуют на статус "переходного звена эволюции", объединяющего бесчелюстных и челюстных позвоночных, которые в силурийскую и девонскую эры были широко представлены различными видами панцирных рыб, а также колючкозубых и хрящевых акул.

К числу двух последних, как отмечают ученые, относятся открытые ими рыбы видов Fanjingshania renovata и Shenacanthus vermiformis, а панцирные рыбы Tujiaaspis vividus и Xiushanosteus mirabilis сочетают признаки как бесчелюстных, так и челюстных обитателей древних морей. Все эти рыбы, как отмечают ученые, жили на Земле примерно в одно и то же время, около 436-439 млн лет назад.

Все эти открытия, по словам авторов, отодвигают время появления общих предков всех современных рыб и человека, примерно на 30 млн лет назад в прошлое. Это говорит о том, что первые челюстные рыбы могли появиться в начале силурийской эры или даже в конце предшествовавшего ей ордовикского периода, подытожили ученые.

Биолог из университета Упсалы (Франция) Донгли Чен (Donglei Chen) и ее коллеги изучили процесс эволюции челюстных костей у человека и животных. Они обнаружили, что у челюстных рыб и наземных позвоночных зубы крепятся непосредственно к челюстной кости специальной тканью. Но, когда приходит время, особые клетки приводят к рассасыванию дентина у корней. Вот почему в детстве каждый из нас без труда терял молочные зубы, у которых практически уже не было основания. О результатах исследования рассказывает пресс-релиз университета Упсалы.

Результат рентгеновской томографии крошечной челюсти ископаемой рыбы возрастом 424 миллиона лет позволит объяснить странный процесс смены молочных зубов на коренные. Henning BlomАвторы нового исследования решили исследовать челюстные кости ископаемых рыб Andreolepis, найденных в Готланде (Швеция) возрастом 424 млн лет. Эти рыбы примечательны тем, что они близки к общему предку всех живых костистых рыб и наземных позвоночных. Их челюсти — чрезвычайно малы (меньше сантиметра в длину), но они прекрасно сохраняются и содержат информацию о внутренней микроструктуре кости и истории ее роста. До недавнего времени было возможно видеть только внутреннюю структуру  челюстей путем нанесения тонких насечек на ископаемом материале и изучения его под микроскопом. Однако это метод разрушает образец и дает лишь двухмерное изображение, которое трудно интерпретировать.

Зубы AndreolepisАвторы исследования провели трехмерное томографическое сканирование образцов в Европейском центре синхротронного излучения (Гренобль, Франция).

«Каждый раз, когда рыба теряла зубы, процесс резорбции производил полость в месте прикрепления зуба. Когда начинал расти новый зуб, следы резорбции оставались похоронены под ним, оставляя характерный рубец. Я обнаружила до четырех следов таких резорбций под каждым зубом. Это говорит о том, что зубы сменяли друг друга в течение всей жизни», — сказала Чен. 

Это самый ранний известный пример замены зубов путем базальной резорбции. Он наиболее близок к процессу, который наблюдается сегодня у некоторых примитивных костистых рыб, таких как панцирные щуки и многоперы. У них новые зубы начинают формироваться рядом со старыми, а не под ним, как у нас.

Источник: Научная Россия

Палеонтологи выяснили, что у предков рыб и сухопутных животных челюсти появились после того, как обонятельные центры освободили для них место. Для этого обонятельной системе  пришлось «переехать» на внешнюю часть черепа.

С челюстями и без

Ископаемая рыба ShuyuУ первых позвоночных был хорошо развит череп, но не было челюстей. Бесчелюстные рыбы господствовали 440 миллионов лет назад – в силурийском периоде. Но уже в девоне (416 миллионов лет назад) более совершенные челюстные рыбы вытеснили бесчелюстных.

Большинство современных позвоночных умеют открывать рты и жевать. Они – челюстные, эволюционные потомки девонских рыб. Но на Земле осталось и несколько десятков видов, которые смогли выжить, не разевая рта – это миноги и миксины.«По живым бесчелюстным позвоночным сложно судить о том, как происходила реорганизация черепа», – пишут палеонтологи под руководством Филипа Донохью (Philip Donoghue) из Бристольского университета (University of Bristol).

Чтобы собрать «эволюционный пазл» полностью, палеонтологи исследовали ископаемые остатки нескольких видов бесчелюстных рыб рода Galeaspida, возрастом 370-435 миллионов лет. Впервые они были обнаружены в середине 1980-х годов в Китае и Вьетнаме, а сейчас ученым удалось заглянуть внутрь окаменелостей.

Палеонтологи объясняют, что черепа Galeaspida особенно ценны для эволюционистов: они сочетают признаки бесчелюстных и челюстных рыб, а значит, могут дать информацию, которую невозможно найти в головах миксин и миног.

Без челюсти с одной ноздрей

С помощью томографа Филип Донохью (Philip Donoghue) и его коллеги заглянули в самые дальние уголки черепной коробки ископаемых бесчелюстных рыб, после чего создали трехмерную модель черепа и «портрет» рыбы.

У животного одна ноздря и нет челюсти. Ротовая полость расширена, как у всех бесчелюстных рыб. Жаберные мешки спрятаны под кожей: рыбам приходилось дышать так, как это делают тритоны – через кожу.Но в отличие от более примитивных родственников, у Galeaspida, как и у современных рыб, два обонятельных центра.