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
09-06-2016 Просмотров:6202 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Ученые из британского Оксфорда и австралийского Квинслендского университета представили исследование, показывающее, что тропические рыбы-брызгуны способны распознавать с большой точностью визуальные объекты, в том числе человеческие лица. Статья опубликована в журнале Scientific Reports, кратко об...
09-02-2016 Просмотров:6989 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Ученые проанализировали то, как сине-зеленые бактерии ощущают свет и движутся к нему, и пришли к выводу, что эти микробы используют те же принципы для работы своего зрения, что и глаза многоклеточных существ, говорится в статье, опубликованной в журнале eLife. Бактериальный глаз"То,...
20-09-2012 Просмотров:11225 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Зигзагообразный узор на паутине многих пауков-кругопрядов хорошо отражает ультрафиолет. Как полагают зоологи, это помогает паукам ловить насекомых-опылителей, чьи глаза настроены на этот диапазон. Паук-оса на паутине со стабилиментумом (фото Mr.Enjoy)Многие кругопряды,...
19-08-2014 Просмотров:7591 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи обнаружили в Бразилии залежи костей птерозавров. Их изучение позволило проследить за индивидуальным развитием этих мезозойских летающих рептилий. Оказалось, что птерозавры начинали летать уже с самого раннего возраста. Описание находки, сделанной...
02-12-2014 Просмотров:7606 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Ученые проанализировали геномы комаров, являющихся переносчиками возбудителей малярии. Оказалось, что качества, делающие их опасными для человека, малярийные комары унаследовали не от общего предка, а приобрели в результате межвидового скрещивания. Малярийный комарК...
Самый древний в Южной Америке помидор нашли ученые из университета Пенсильвании в геологических отложениях палеогенового периода. Как стало известно, прадедушка современных томатов довольно сильно отличался от хорошо известных нам сегодня…
Группа ученых под руководством Сергея Кривоногова из Института геологии и минералогии имени В. Соболева СО РАН (Новосибирск) восстановила историю Аральского моря и показала, как менялись его границы и соленость в…
«Многие думают, что пришёл дьявол. Некоторые считают, что это начало конца света». Для Джорджа Генриха Криста, который написал это 23 января 1812 года, землетрясения, разорвавшие долину реки Миссисипи, были…
Описано «первое морское чудовище» — наиболее ранняя гигантская морская рептилия, жившая 244 млн лет назад. Длина одного из первых ихтиозавров оценивается в 8,6 м. Реконструкция Raul Martin / National Geographic MagazineВ…
Австралийские геологи заявили, что им удалось обнаружить в Гренландии остатки бактериальных матов возрастом 3,7 млрд лет. Если интерпретация ученых верна, то находка представляет собой одни из древнейших следов жизни на…
Химики в лабораторных условиях получили из небиологических веществ структуры, способные самостоятельно питаться и размножаться. А физики доказали: первые клетки, возникшие таким образом, скорее всего, появились в периодически пересыхающих водоемах. Таким…
Ученые экспериментально доказали, что в далеком прошлом рыбы действительно могли выйти на сушу и стать четвероногими животными. Этот феномен удалось продемонстрировать на примере современных многоперовых рыб. Результаты исследования, проведенного канадскими биологами из…
Наряду с обычными молекулами РНК, которые имеют начало и конец, в наших клетках есть изрядное количество кольцевых РНК. Правда, исследователи пока не знают, как они образуются и какую функцию выполняют. Трансляция…
Небольшой динозавр, найденный в прошлом году в Британии, претендует на первенство сразу в двух номинациях – это первый хищный динозавр, найденный на территории Уэльса и, по всей вероятности, один из…
Вверх