Жировой плавник: пример повторяющейся эволюции у костистых рыб

Небольшой жировой плавник, расположенный между спинным плавником и хвостом, присутствует у более чем 6000 современных видов рыб. Долгое время он считался рудиментарным, не имеющим явной функции. Однако новое исследование показало, что эти плавники возникали неоднократно и независимо у разных видов. Более того, в жировых плавниках также независимо и многократно появлялся скелет. Это даёт представление о том, как новые типы тканей и структурная сложность эволюционируют в конечностях позвоночных.

Учёные из Чикагского университета сообщают, что жировой плавник представляет собой уникальный пример конвергентной эволюции и новую модель для изучения эволюции конечностей позвоночных. Результаты опубликованы 5 марта в Proceedings of the Royal Society B.

«План тела позвоночных в целом консервативен, а новые придатки, будь то плавники или конечности, возникают редко. Здесь же у нас есть естественный эксперимент, повторённый многократно, что даёт превосходную новую систему для изучения новизны и изменчивости», — сказал старший автор Майкл Коутс.

Происхождение и независимая эволюция

Обычно небольшой и простой по структуре, жировой плавник привлекал внимание в основном при его обрезке у искусственно выращенных форели и лосося для мечения. Несмотря на его распространённость, плавник считался остатком некогда функциональной структуры. Это предположение не находило подтверждения в палеонтологической летописи, где не было признаков деградации его структуры или функции.

Чтобы изучить эволюционное происхождение плавника, Коутс и ведущий автор Томас Стюарт использовали метод реконструкции предкового состояния. Совместно с соавтором У. Лео Смитом они построили эволюционное древо, описывающее родственные связи рыб с жировым плавником и без него, используя генетические данные более чем 200 лучепёрых рыб и палеонтологические данные. Статистические модели предсказали, когда и у каких видов жировой плавник мог впервые появиться.

Результаты показали, что жировой плавник возникал независимо и многократно у сомов и других групп лучепёрых рыб — яркий пример конвергентной эволюции в огромном диапазоне видов.

«Поразительно, что структура, которая невероятно распространена, могла быть так неправильно понята. Наше открытие, что жировые плавники эволюционировали неоднократно, показывает, что эта структура, долгое время считавшаяся более или менее бесполезной, может быть очень важна для некоторых рыб. Это захватывающе, потому что открывает новые вопросы», — сказал Стюарт.

Эволюция сложности

В ходе исследования было изучено более 600 видов рыб. Анализ показал, что ряд сложных скелетных структур, включая шипы, пластины, лучи плавников и хрящевые диски, независимо эволюционировали в жировых плавниках разных видов.

В то время как исследования палеонтологической летописи предполагали, что новые плавники возникают предсказуемым и повторяющимся образом, жировые плавники демонстрируют множество путей к формированию новых придатков.

«Эти результаты бросают вызов общепринятым представлениям о том, как эволюционируют новые плавники и конечности, и проливают новый свет на способы изучения всего разнообразия конечностей и плавников позвоночных», — отмечает Стюарт.