Эволюция, которая остановилась: почему рыбы с мощными челюстями почти исчезли, но изменили мир

Задумывались ли вы, почему челюсти — одна из ключевых особенностей позвоночных, включая нас? Оказывается, именно благодаря им произошёл настоящий эволюционный прорыв. Рыбы были первыми животными, у которых появились челюсти, и они использовали их не только для еды, но и для защиты, рытья нор, разгрызания твёрдой пищи, а некоторые даже вынашивали икру во рту.

Лопастепёрые рыбы: эволюционный взрыв в глубине веков

Исследование Мичиганского университета показало, что около 359-423 миллионов лет назад группа рыб, называемая лопастепёрыми, переживала настоящее разнообразие и быстрое развитие челюстей. В отличие от них, у лучепёрых рыб — самой многочисленной группы с 33 000 видов, включая золотых рыбок и окуней — эволюция челюстей происходила гораздо медленнее.

Это удивительно, ведь спустя несколько миллионов лет эволюция лопастепёрых практически остановилась. Сегодня известно всего восемь видов этих рыб, среди которых знаменитая латимерия — "живое ископаемое", обнаруженное в 1938 году Марджори Кортни-Латимер.

Что показало исследование?

Под руководством научного сотрудника Мичиганского университета Эмили Тройер учёные изучили 3D-модели 86 видов рыб силурийского и девонского периодов (от 443 миллионов лет назад). Они обнаружили, что именно лопастепёрые — двоякодышащие рыбы и латимерии — демонстрировали самые быстрые и заметные изменения в форме и функциях челюстей.

"Когда изучаешь эволюцию, можно очень многому научиться, изучая прошлое", — говорит Тройер.

Без палеонтологической летописи мы бы не имели представления об этой обратной смене ролей.

Как менялись челюсти?

Исследователи создали цифровую карту каждой 3D-модели, чтобы проанализировать не только форму челюсти, но и её функциональные возможности — например, силу укуса, которая напрямую зависит от механического преимущества челюсти.

В раннем девонском периоде у двоякодышащих рыб появились большие и мощные челюсти с сильными мышцами. Это позволяло им справляться с твёрдой добычей — моллюсками и ракообразными.

"Благодаря своим огромным челюстям они могли есть очень твёрдую пищу", — отмечает Тройер.

Роль палеонтологии и эволюционных инноваций

Соавтор исследования Рафаэль Риверо-Вега собрал данные компьютерной томографии и создал 3D-сканы окаменелостей челюстей лопастеперых рыб, чтобы проверить гипотезу о "адаптивной радиации" — быстрой диверсификации видов под влиянием изменений окружающей среды.

"Каждая группа рыб переживала свой уникальный эволюционный момент", — говорит Риверо-Вега.

Одни быстро меняли форму и размер челюстей, затем стабилизировались, другие имели широкий спектр форм, а третьи почти не изменялись до выхода на сушу. Это отличный пример того, как разнообразно и по-разному происходят инновации в природе.

Почему это важно?

Результаты исследования подчёркивают, насколько важны ископаемые находки для понимания эволюции. Без них мы бы не узнали о том, что лопастепёрые рыбы, несмотря на малое современное разнообразие, когда-то были лидерами в эволюционных инновациях.

Эти открытия помогают нам лучше понять, как формировались ключевые черты позвоночных, и насколько сложным и непредсказуемым был путь эволюции.