Двоякодышащие рыбы — не пустоголовые

Двоякодышащие рыбы — удивительные и причудливые организмы. Они относятся к группе Dipnoi в составе Sarcopterygii, которая включает также латимерий (целакантов) и тетрапод (включая нас). Современные филогенетические исследования подтверждают, что двоякодышащие рыбы более тесно связаны с тетраподами, чем целаканты.

Их эволюционный пик пришёлся на девонский период (359–420 млн лет назад), когда существовало около 100 видов. Сегодня осталось всего шесть видов: один в Австралии (Neoceratodus, семейство Neoceratodontidae) и пять в Южной Америке и Африке (роды Lepidosiren и Protopterus, семейство Lepidosirenidae). Эти две группы разошлись примерно в пермском периоде (~277 млн лет назад).

Исследование, опубликованное в PLOS ONE (Clement et al., 2015), изучило взаимосвязь мозга и эндокраниальной полости (слепка черепной коробки) у австралийского рогозуба (Neoceratodus fosteri). Учёные использовали высокоразрешающую рентгеновскую компьютерную томографию (КТ).

Результаты:

• Мозг Neoceratodus довольно точно заполняет эндокраниальную полость, особенно в области переднего мозга и лабиринта (внутреннего уха).
• Это контрастирует с некоторыми другими рыбами. Например, мозг латимерии занимает лишь около 1% полости, а у гигантской акулы-пелагической большеротой акулы (Cetorhinus) — около 6%.
• Работа Clement и Ahlberg (2014) показала сходство между эндокраном ископаемой девонской двоякодышащей рыбы Rhinodipterus и мозгом современного Neoceratodus.

Эволюционные выводы:

• Увеличение теленцефалической области (переднего мозга) у двоякодышащих с девона до наших дней, вероятно, связано с возросшей зависимостью от обоняния.
• "Передний мозг связан с обонянием; возможно, по мере перехода двоякодышащих из открытых морских сред девона в мутные пресноводные болотистые среды (как сегодня), их зависимость от запаха возросла", — отмечает Клемент.
• Средний мозг (где находятся зрительные доли) у них сильно уменьшен, что говорит о меньшей reliance на зрение по сравнению с большинством лучепёрых рыб (actinopterygian fishes).

Важность для палеонтологии:

Исследование демонстрирует осторожность, которую должны проявлять палеонтологи (палеоневрологи) при изучении эндокранов ископаемых таксонов. Мы не можем точно знать соотношение мозга и эндокрана у вымерших видов. Однако ни одна область мозга не может быть больше полости, которая её содержала, что даёт нам хотя бы максимальные пропорции.

"Эндокраны сами по себе часто богаты морфологическими признаками, полезными для сравнительного и, вероятно, филогенетического анализа", — говорит Клемент. Благодаря сканирующим технологиям, виртуальная палеоневрология находится на пороге бума.