Ископаемая рыба проливает свет на эволюцию планктоноядных животных

Новое исследование показывает, что животные из очень разных групп, независимо развившиеся в гигантских планктоноядных, проходили схожие эволюционные этапы.

Исследование предполагает, что древние родственники современных костистых рыб шли по пути к этому способу питания, схожему с тем, который миллионы лет спустя пройдут киты и акулы. Это указывает, что гигантские фильтраторы, живущие за счёт отцеживания мириад мелкого планктона из воды, занимают важную экологическую нишу, которую в процессе эволюции, как правило, осваивают животные того или иного вида. Это также означает, что разные группы животных могут претерпевать схожий ряд изменений, эволюционируя к одной цели.

Эти изменения включают трансформацию формы челюстей, постепенную потерю зубов и в итоге сдвиг в диете в сторону планктона и отказ от более крупной добычи. Теоретически животные могли бы эволюционировать в планктоноядных гигантов иным путём, но данное исследование показывает, что этого не происходило.

Современные фильтраторы включают китовых и гигантских акул, мант, а также усатых китов и более мелких существ, таких как веслоносы. Однако новые выводы получены при изучении окаменелостей Ohmdenia — давно вымершего животного, чьими ближайшими живыми родственниками являются знакомые рыбы вроде трески, золотой рыбки и камбалы.

«Это действительно улучшает наше понимание того, как эволюционировало гигантское фильтрационное питание; до сих пор оно основывалось лишь на одной группе животных — китах», — говорит доктор Мэтт Фридман, палеонтолог из Оксфордского университета и автор статьи, опубликованной в Proceedings of the Royal Society B.

До сих пор киты были единственной группой, чья эволюция в гигантских фильтраторов была относительно хорошо изучена благодаря обширной летописи окаменелостей. Но современные киты эволюционно молоды, и учёные не были уверены, типичен ли их эволюционный путь. Как акулы развились в этой нише, неясно, поскольку их хрящевые скелеты плохо окаменевают, оставляя летопись, состоящую в основном из зубов.

Прорыв совершил Фридман, изучив единственный известный экземпляр Ohmdenia — древней рыбы, которая с 1950-х годов была неправильно классифицирована.

Ohmdenia жила около 180 миллионов лет назад, в начале юрского периода. Фридман показал, что она была членом ныне вымерших пахикормиформ — эволюционной линии, населявшей мезозойские океаны десятки миллионов лет, но чьи последние представители вымерли примерно в то же время, что и динозавры.

Большинство пахикормид, по-видимому, были хищниками открытого океана, похожими на тунца или меч-рыбу, но Ohmdenia, кажется, была на пути к превращению в гигантского фильтратора. Единственная известная окаменелость Ohmdenia, хранящаяся в музее в Тюбингене (Германия), принадлежала особи длиной около 2,5 метров, но, по словам Фридмана, более поздние фильтраторы-пахикормиды могли достигать 8–10 метров.

«Мы знали, что пахикормиформы развились в гигантских фильтраторов позже, в юрском периоде, но мы не знали, что это уже происходило так рано. Это показывает, что они были настоящей эволюционной историей успеха, эксплуатируя эту стратегию более 100 миллионов лет», — говорит Фридман.

Челюсти Ohmdenia уже стали удлинёнными, что снизило их силу для укуса добычи, а зубы стали короче и тупее, больше приспособленными для хватания, чем для разрезания или прокалывания.

Она, вероятно, питалась мягкотелыми существами, такими как белемниты (похожие на кальмаров животные). Среди останков Ohmdenia даже есть окаменелый белемнит, который, возможно, находился в её желудке в момент смерти.

Ближайшие живые родственники пахикормиформ — телеосты, невероятно разнообразная и многочисленная группа, включающая большинство рыб, за исключением нескольких существ, таких как акулы, осетровые и миноги. Фактически, около половины всех известных позвоночных — это телеосты.

Фридман увидел иллюстрацию единственного экземпляра в старой монографии и понял, что он выглядит гораздо больше как пахикормиформа, чем как представитель вымершей группы биргерии, к которой его ошибочно отнесли. В частности, у него были ключевые черты пахикормиформ: высокосимметричный хвост и серповидные передние плавники.

До сих пор не совсем ясно, как именно животное переходит от хищничества в открытом океане к питанию планктоном. Фридман отмечает, что у китов, судя по всему, челюсти удлинялись, а зубы становились тупее и менее выраженными у близких вымерших родственников усатых китов.

Есть некоторые свидетельства, что они долгое время придерживались такой диеты, одновременно развивая пластины китового уса, позволяющие фильтровать планктон. У некоторых ископаемых китов, которые ещё питались крупной добычей, есть признаки сети кровеносных сосудов, необходимой для питания уса — живой ткани, состоящей из того же материала (кератина), что и человеческие ногти и волосы.

После изучения Ohmdenia Фридман исследовал эволюцию веслоносов — относительно небольших пресноводных планктоноядных. Теперь он заинтересован в изучении акул и их родственников, чтобы попытаться понять, как гигантский образ жизни фильтратора возник независимо у гигантских акул, китовых акул и мант, возможно, подтвердив, что они следовали той же базовой последовательности, что и пахикормиформы, и киты.