Окаменелости указывают на более ранний переход тетрапод из воды на сушу

Новые данные, полученные с помощью КТ-сканирования окаменелостей внутри пород, могут изменить представление о последовательности, в которой два вида четвероногих позвоночных перешли от рыб к обитателям суши.

Оба вымерших вида, известные как Ichthyostega и Acanthostega, жили примерно 360–370 миллионов лет назад на территории современной Гренландии. Ранее считалось, что Acanthostega был наиболее примитивным тетраподом, то есть первым позвоночным животным, обладавшим конечностями с пальцами, а не рыбьими плавниками.

Однако последние данные исследования аспирантки Университета Дьюка указывают, что Ichthyostega, возможно, был ближе к первому тетраподу. Более того, Acanthostega мог иметь наземного предка, а затем вернуться к полностью водному образу жизни, сообщила Вивиан Калье, ведущий автор отчета о находках, опубликованного в журнале Science.

«Если есть один главный вывод, так это то, что эволюционные отношения между этими ранними тетраподами недостаточно ясны», — сказала Калье.

Соавтор Дженнифер Клэк из University Museum of Zoology в Кембридже (Англия), под чьим руководством Калье работала над магистерской диссертацией, обнаружила окаменелости, вмурованные в породы, собранные в Восточной Гренландии.

Чтобы не разрушать свидетельства, исследователи не извлекали окаменелости, а изучили их внутри камня с помощью компьютерной томографии (КТ). Калье «реконструировала» животных, используя программное обеспечение для обработки изображений (Amira и Mimics) для анализа КТ-снимков, сфокусировавшись на форме плечевых костей (humeri) двух видов.

КТ-срезы показали, что Клэк нашла первые ювенильные (молодые) формы Ichthyostega. Ранее известные окаменелости Ichthyostega принадлежали взрослым особям.

Анатомия может меняться по мере взросления животных, отметила Калье. Такие изменения помогают ученым определить, на каком этапе развития животное приобрело наземный образ жизни. Окаменелости предполагают, что молодые особи Ichthyostega были адаптированы к водной среде, а наземный образ жизни был приобретен относительно поздно в процессе развития. Окаменелости несли свидетельства того, что расположение мышц у взрослых особей было лучше приспособлено к опорно-двигательной наземной локомоции, чем ювенильная морфология. Возможно, Ichthyostega выходили из воды только как полностью зрелые взрослые особи.

В отличие от этого, у Acanthostega «изменения от ювенильной до взрослой стадии менее выражены. Хотя Acanthostega, по-видимому, адаптирована к водной среде на всем зафиксированном протяжении развития, ее плечевая кость демонстрирует тонкие черты, которые делают ее более похожей на более поздних, полностью наземных тетрапод», — сказала Калье.

Поскольку форма конечностей взрослых особей казалась наиболее похожей на плавники, ученые ранее заключили, что Acanthostega был «более примитивным», сказала Калье. «Но теперь, если мы посмотрим на детали плечевых костей, кости Ichthyostega на самом деле более похожи на кости более ранних рыб».

Иронично, что форма конечностей Acanthostega, как у взрослых, так и у вновь обнаруженных ювенильных форм, более «веслообразная», чем у Ichthyostega, отметила Калье. «Они были бы очень хорошими пловцами. Таким образом, хотя у Acanthostega были конечности с пальцами, мы не думаем, что они были по-настоящему наземными. Мы считаем, что даже взрослые особи были водными».

«Если Ichthyostega на самом деле более примитивен, чем Acanthostega, то, возможно, животные эволюционировали в сторону наземного существования намного раньше, чем изначально считалось», — сказала она. «Возможно, Acanthostega на самом деле произошел от наземного предка, а затем вернулся к водному образу жизни».

Шведский палеонтолог Пер Альберг, бывший аспирант Клэк, также присоединился к ней в сравнительном анализе других, более рыбообразных видов, живших примерно в то же время, что Ichthyostega и Acanthostega.

Среди них — Tiktaalik, еще одно животное, попавшее в новости из-за выводов ученых о том, что оно находилось в переходе из воды на сушу.

«Кажется, разные виды независимо эволюционировали одни и те же или схожие черты — свидетельство параллельной эволюции», — сказала Калье. «Наземная среда создавала новые проблемы, такие как питание, передвижение по суше и дыхание воздухом, к которым первым тетраподам пришлось эволюционно находить решения. Иногда разные линии приходили к схожим решениям».

Альберг, ныне профессор Уппсальского университета в Швеции, является автором для переписки нового отчета в Science. Исследование финансировалось Winston Churchill Foundation и Шведским исследовательским советом.