Фантастическое ископаемое перевернуло представления ученых об эволюции челюстей у живых существ
«До сих пор мы улавливали намеки на ископаемых чешуях, что эволюция челюстных рыб происходила намного раньше в летописи окаменелостей, но не могли обнаружить ничего определенного в виде ископаемых зубов или шипов плавников», — признался палеобиолог из Бирмингемского университета. Иван Сансом.
Ранее самым ранним известным челюстным животным была рыба, жившая около 423 миллионов лет назад. Коллекции из примерно 20 зубов, просеянных из скального пласта, может быть до 439 миллионов лет. Оставленные древним видом рыб под названием Qianodus duplicis, они дают нам самое раннее представление о происхождении наших собственных зубов и челюстей.
Как появились челюсти
Развитие челюстей было ключевой инновацией в эволюции позвоночных, дав животным с костями, таким как мы, возможность есть гораздо больше разнообразных продуктов, чем позволяли фильтрующие рты наших предков. Это помогло ранним позвоночным животным перейти в новую среду, которая продолжала формировать их анатомию, что привело к огромному разнообразию форм тела и различному поведению, которое мы наблюдаем сегодня у позвоночных.
Челюсти, несомненно, являются одной из историй успеха животного царства. Чуть больше, чем сильно модифицированные жабры рыб, их все еще можно найти более чем у 99% современных позвоночных. Родственники этого недавно идентифицированного зубастого животного дали начало двум основным группам современных рыб — хондрихтианам (акулам и скатам), а также остейхтианам, которые включают почти все остальное, от морских коньков и тунца до двоякодышащих рыб. Со временем потомки этой второй группы дадут начало четвероногим, от которых в конечном итоге появятся такие млекопитающие, как мы.
«Qianodus предоставляет нам первое осязаемое свидетельство наличия зубов и, соответственно, челюстей в этот критический ранний период эволюции позвоночных», — отмечает палеонтолог из Университета Цюйцзин Цян Ли.
Анатомические тонкости
В то время как исследователи могут догадываться о том, какие особенности могли быть у Qianodus, очень мало зубов могут рассказать вам о том, как могло выглядеть животное. Но поскольку из формации Жунси были извлечены тысячи костей, на этот раз исследователи смогли тщательно собрать их вместе, чтобы обнаружить больше тела, которое принадлежало древнему предку акулы, которого они назвали Fanjingshania renovata.
«Это древнейшая челюстная рыба с известной анатомией, — объясняет палеонтолог позвоночных Мин Чжу из Китайской академии наук. — Новые данные позволили нам поместить Fanjingshania в филогенетическое древо ранних позвоночных и получить столь необходимую информацию об этапах эволюции, ведущих к возникновению важных приспособлений позвоночных, таких как челюсти, сенсорные системы и парные придатки».
Другой предок акулы Shenacanthus vermiformi и более древний вид рыб Xiushanosteus mirabilis также были обнаружены, на этот раз в ископаемом пласте Южного Китая, относящемся к тому же периоду, который называется формацией Хуиксиншао.
Летопись окаменелостей
Эти открытия лучше согласуют летопись окаменелостей рыб с данными молекулярных часов, полученными из генов все еще живущих и вымерших видов, которые предполагают, что челюстные животные возникли около 450 миллионов лет назад. Окаменелости рыб являются убедительным доказательством того, что эта важная особенность, которая в конечном итоге привела к появлению лягушек, динозавров и нашего собственного существования, уже была хорошо известна в силурийский период (около 444–420 миллионов лет назад).
«Это первые существа, которых мы признали бы сегодня рыбоподобными, они произошли от существ, которых часто называют "моллюсками с хвостами", живших ранее в ордовикский период», — отмечает палеонтолог Пламен Андреев из Бирмингемского университета.
Эволюция челюстей у предков человека
Но даже бесчелюстные рыбы, найденные на раскопках дорог в Китае, дали еще несколько ключей к нашей собственной эволюции. Исследователи также обнаружили скалу возрастом 436 миллионов лет, в которой были найдены останки бесчелюстной рыбы-галеаспида. К удивлению Чжу и его коллеги, у этого доисторического животного были парные плавники.
«Это первые существа, которых можно назвать рыбоподобными, которые произошли от так называемых "хвостатых моллюсков", живших ранее в ордовикский период», — пояснил палеонтолог Пламен Андреев из Бирмингемского университета. Ранее ученые находили только окаменелые головы этих Tujiaaspis Vividus, и считалось, что у них нет плавников.
Такие протоплавники не требуют специальной мышечной работы, пассивно создавая подъемную силу за счет движения вперед, подобно бумажному самолетику, движущемуся по воздуху. Это подтверждает давно обсуждаемую гипотезу о том, что сначала у животных возникла единственная пара конечностей, которая в конечном итоге разделилась на грудные (руки) и тазовые (ноги) плавники с течением времени эволюции.
«В конце концов, эти примитивные плавники развили мускулатуру и скелетную опору, что позволило нашим предкам-рыбам лучше управлять своим плаванием и добавлять движение, — объясняет палеонтолог из Бристольского университета Джозеф Китинг. — Удивительно думать, что эволюционные инновации, наблюдаемые у Tujiaaspis, лежат в основе передвижения таких разнообразных животных, как птицы, киты, летучие мыши и люди».
Новые открытия помогают заполнить некоторые важные путевые точки во время нашего доисторического эволюционного пути от рыб к людям.