Найдено самое древнее сердце позвоночного: 380 миллионов лет эволюции

В известняковых хребтах региона Кимберли в Западной Австралии находится один из наиболее хорошо сохранившихся древних рифовых комплексов в мире. Здесь обнаружены останки множества доисторических морских животных, включая плакодерм — класс вымерших рыб, которые являются одними из наших ранних челюстных предков.

Плакодермы были самыми многочисленными и разнообразными рыбами девонского периода (419–359 млн лет назад). Их изучение важно, так как они дают представление об истоках плана строения челюстных позвоночных.

В статье, опубликованной в Science, представлены результаты исследования самого древнего трёхмерно сохранившегося сердца позвоночного — челюстной рыбы-плакодермы. Этому сердцу около 380 миллионов лет, что на 250 миллионов лет старше предыдущего рекордсмена.

Метод исследования

Ископаемые рыбы из района Фитцрой-Кроссинг были впервые описаны в 1940-х годах. В 1960-х для их изучения применили технику растворения породы слабой уксусной кислотой, что позволило выявить прекрасную 3D-сохранность костей, но при этом растворило мягкие ткани.

Прорыв произошёл с использованием метода синхротронной микротомографии (впервые применён на окаменелостях Гого в 2010 году). В данной работе эта технология, а также нейтронная томография, позволили впервые обнаружить у девонской рыбы не только окаменевшие мышцы, но и печень, желудок, кишечник и даже остатки последней трапезы (ракообразного).

Мягкие органы были найдены у плакодерм отряда артродир — самых распространённых и разнообразных плакодерм.

Сердце плакодермы: анатомический прорыв

Самым важным открытием стало сердце. У плакодерм оно располагалось в задней части глотки, под жабрами, из-за чрезвычайно короткой шеи на этом этапе эволюции.

У более примитивных бесчелюстных рыб (например, миног) сердце находится рядом с печенью, а его камеры (предсердие и желудочек) расположены бок о бок. У артродир же сердье смещено вперёд (антериорно), а предсердие расположено сверху над желудочком — как у современных акул и костистых рыб.

Это даёт первое анатомическое доказательство гипотезы о том, что у челюстных позвоночных смещение сердца вперёд было связано с эволюцией челюстей и шеи. Кроме того, это освободило пространство для возможного развития лёгких.

Были ли у плакодерм лёгкие?

Анализ артродир из Гого показал, что структуры, которые ранее считали лёгкими у примитивной плакодермы Bothriolepis, на самом деле являются двудольной печенью. Таким образом, у плакодерм, вероятно, не было лёгких.

Это открытие указывает на единственное происхождение лёгких у костистых рыб (остеихтов). Смещение сердца вперёд у челюстных рыб создало анатомическое пространство для развития лёгких у более поздних линий. Отсутствие лёгких у плакодерм предполагает, что они, как и современные акулы, использовали печень для регуляции плавучести.

Уникальность местонахождения Гого

Сохранность органов в ископаемом состоянии — это гонка со временем. В обнаруженном сердце хорошо видны предсердие и желудочек, хотя конус артериосус (участок, направляющий кровь из желудочка в артерии) сохранился хуже.

Работа подтвердила исключительную важность местонахождения Гого в Кимберли как одного из ключевых в мире объектов для изучения ранней эволюции позвоночных, включая истоки плана строения тела человека.