Исследование двоякодышащих рыб проливает свет на выход жизни на сушу
Изучение развития мышц у нескольких видов рыб позволило понять генетический скачок, который подготовил почву для эволюции задних конечностей у наземных животных. Это новшество привело к появлению четвероногих (тетрапод) — наших далёких предков, которые сделали первые шаги по суше около 400 миллионов лет назад.
Группа австралийских учёных под руководством профессора Питера Керри из Австралийского института регенеративной медицины Университета Монаша и доктора Николаса Коула из Сиднейского университета опубликовала результаты 4 октября в открытом онлайн-журнале PLoS Biology.
Известно, что предками тетрапод были древние виды двоякодышащих рыб. Эти рыбы могли выживать на суше, дыша воздухом и используя для передвижения тазовые плавники. В Австралии обитают три из немногих сохранившихся видов двоякодышащих рыб — два морских и один пресноводный в бассейне реки Мэри в Квинсленде.
Однако в знаниях остаются большие пробелы. Большинство выводов ранее делалось на основе ископаемых скелетов, но мышцы, критически важные для передвижения, не сохраняются в палеонтологической летописи. Команда использовала современных рыб, чтобы проследить эволюцию мышц тазовых плавников и понять, как развились несущие нагрузку задние конечности тетрапод.
Они сравнили эмбрионы видов, представляющих ключевые поворотные моменты в эволюции позвоночных:
- Хрящевые рыбы — австралийская бамбуковая акула и её родственник, слоновая акула.
- Костные рыбы — австралийский рогозуб (двоякодышащая рыба), данио-рерио и американский веслонос.
Костные рыбы, и в особенности двоякодышащие, являются ближайшими живыми родственниками последнего общего предка тетрапод и рыб.
«Мы изучили, как разные виды рыб формируют мышцы своих тазовых плавников, которые являются эволюционными предшественниками задних конечностей», — пояснил профессор Керри.
Учёные генетически модифицировали рыб, чтобы проследить миграцию клеток-предшественников мышц на ранних стадиях развития. Эти клетки в модифицированных рыбах светились красным или зелёным светом, что позволило отследить развитие конкретных групп мышц.
Результат: механизм формирования мышц тазовых плавников у костных рыб отличался от механизма у хрящевых рыб и представлял собой переходное звено к эволюции физиологии тетрапод.
«Люди — всего лишь модифицированные рыбы. Геном рыб не так уж сильно отличается от нашего. Мы показали, что механизм формирования тазовых мышц у костных рыб является переходным между таковым у акул и у наших предков-тетрапод», — резюмировал профессор Керри.