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
06-04-2015 Просмотров:7668 Новости Микробиологии 
Антоненко Андрей
Микробиологи из института имени Карла Вёзе в Калифорнии обнаружили, что некоторые архебактерии впадают в спячку при контакте с вирусом. Подробности этого механизма были опубликованы в журнале mBio. АрхеиАрхебактерии Sulfolobus islandicus, как оказалось, чутко реагируют на...
22-05-2010 Просмотров:11289 Новости Геологии Антоненко Андрей
Учёные из Чикагского университета (University of Chicago) представили новое исследование, свидетельствующее в пользу так называемой Земли-снежка (Snowball Earth) – предполагаемого глобального оледенения, действовавшего на планете примерно 650-750 миллионов лет назад. Красными...
12-02-2011 Просмотров:11086 Новости Ботаники Антоненко Андрей
Rhizanthella gardneri — это милая, своеобразная, находящаяся под угрозой исчезновения орхидея, живущая всю жизнь в подполье. Она даже цветёт под землей, что делает её довольно уникальным растением. Увидеть эту орхидею —...
10-02-2017 Просмотров:6007 Новости Ботаники Антоненко Андрей
Любое насекомое, приземлившееся на листья Австралийской саррацении, моментально втягивается в «кувшинчик», где специальный коктейль из ферментов переваривает жертву. Изучая геном сарацении и сравнивая ее жидкости с другими насекомоядными растениями, исследователи...
03-02-2011 Просмотров:10668 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Необычные биологические часы, отсчитывающие 24-часовые интервалы, выявили в эритроцитах и клетках водорослей британские учёные. Получается, что суточные ритмы присутствуют даже там, где нет ДНК и активных генов. Биоритмы регулируют суточную и...
В 1962-1970 гг. он был успешно акклиматизирован в Красноярском водохранилище и только через 20 лет занял одно из ведущих мест в промысле. В последующем проник в Енисей и к настоящему…
Новый вид змеи живет на мексиканском острове Кларион так и остался бы неизвестен науке, если бы не усилия команды ученых. Подробности этого открытия опубликованы в майском журнале PLoS ONE. Это Clarion…
Группа под руководством профессора Werner X. Schneider из Билефельдского университета (Германия) изучала, как же именно мозгу удается заставить нас поверить, что мы видим равномерно резкое изображение. Выяснилось, что мы видим…
Тридцать лет назад, когда концепция структуры немышечной клетки была в рудиментарном состоянии, Аберкромби назвал тонкий слой цитоплазмы (толщиной 0.2 мкм), который выступает на переднем конце распластывающейся и передвигающейся клетки, первичной…
Гипотетическую возможность человека видеть магнитное поле Земли экспериментально обосновали учёные из США. Однако разбираться в работе этого пока ещё недостаточно хорошо изученного «шестого чувства» предстоит довольно долго. В одной из двух…
В сезонных миграциях бабочки совки, используя попутный ветер, легко нагоняют мигрирующих по тому же маршруту пернатых. Совка к полёту готова! (Фото Wipeout Dave.) Каждый может представить себе летящую птицу и порхающую…
Охота жужелицы на лягушку Израильские ученые впервые описали, как насекомое охотится на амфибий и поедает их. Агрессивные жужелицы употребляют в пищу пять видов земноводных. Наблюдение биологов из Тель-Авивского университета переворачивает наше привычное…
Находка древнейшего представителя одной из групп двуногих динозавров проливает свет на эволюцию конечностей крупнейших хищников мезозоя. Палеонтологи обнаружили в средней юре Патагонии (Южная Америка) древнейшего представителя абелизаврид – двуногих хищных динозавров,…
Зоологи из Норвегии и Канады исследовали поведение бурых медведей и выяснили, что самки с новорожденными детенышами специально селятся вблизи человека — главного врага медведей — чтобы так защищать медвежат от…
Вверх