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
20-03-2013 Просмотров:13874 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Обнаружены зубы обезьян Старого Света, которые на 3 млн лет древнее образцов, найденных ранее. Носачи, фото википедияПредставители семейства мартышковых сегодня обитают в Африке и Азии. В отличие от родичей из Нового...
05-03-2015 Просмотров:7818 Новости Экологии Антоненко Андрей
Лауреат Премии Правительства Москвы молодым ученым - старший научный сотрудник Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН Максим Муравьев - разработал уникальную технологию по извлечению золота и цветных металлов из отходов...
07-11-2010 Просмотров:12215 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
На западе Индии ученые нашли уникальный янтарь. Он образован смолой деревьев семейства диптерокарповых. В янтаре ученые обнаружили множество насекомых, растений и грибов. Особые свойства янтаря позволили аккуратно выделить эти включения,...
19-03-2014 Просмотров:8088 Новости Антропологии Антоненко Андрей
Почему около 40 тыс. лет назад неандертальцы уступили место людям современного анатомического типа? Одна из самых популярных гипотез на этот счёт гласит: наши предки могли похвастаться более разнообразным рационом и...
20-08-2013 Просмотров:11142 Новости Геологии Антоненко Андрей
Хотите быстро сбросить вес? Не нужно возиться с диетами — достаточно переселиться в более высокое место. Вы почувствуете себя легче благодаря колебаниям земной силы тяжести, которые, как показала новая карта,...
Недавно ученые из Японии установили, что обман — это не всегда плохо. Особенно если речь идет о почвенных личинках жуков-носорогов. Им часто приходится обманывать своих непоседливых сородичей, имитируя вибрации, которые…
Биологи из Карлова университета в Праге (Чехия), под руководством постодока Анны Карнковской (Anna Karnkowska), судя по всему, обнаружили первый эукариотический (то есть имеющей в своих клетках ядра) организм, лишенный митохондрий…
В Китае обнаружено самое крупное водное насекомое из тех, что существуют в наши дни. Длина крыльев насекомого такова, что они могут закрыть лицо человека, а челюсти по размерам сопоставимы с…
Летучие мыши Панамы научились ловить лягушек-тунгар благодаря ряби, появляющейся на воде при исполнении их "брачных серенад" и не исчезающей даже тогда, когда амфибия замолкает при виде хищницы, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Science. Лягушка-тунгар"Когда лягушка видит…
Ученые стали свидетелями рекордно быстрых эволюционных изменений среди американских ящериц. Буквально за несколько лет повадки и строение этих рептилий подверглись серьезной перестройке. Ящерицы сэволюционировали на глазах у биологовОб этом говорится в статье американских…
Лауреат Нобелевской премии Джек Шостак (Jack Szostak) "оживил" созданную им ранее искусственную "протоклетку", добавив в нее соль лимонной кислоты; теперь она может самостоятельно воспроизводить молекулу РНК, и ее мембрана при…
Проживающая на лесистых склонах Анд в Колумбии Эквадоре древесная сумчатая лягушка Гюнтера – существо исключительное, так как в отличие от всех своих сородичей имеет зубы не только на верхней, но…
Насколько быстро бегал Tyrannosaurus rex? Биомеханики полагают, что «царь тираннозавров» был чертовски быстр, но, вероятно, не так быстр, как вы думаете. Изображение Stephanie Fox / io9.com.Этот вопрос обсуждается давным-давно. В конце…
Ученые выяснили, что после массового вымирания в конце девонского периода, когда почти вся Земля покрылась льдами, рыбы резко измельчали и потом еще долго не решались выходить в крупный размерный класс. Об…
Вверх