Одно из первых животных, вышедших на сушу, сразу же вернулось в воду

Примерно 365 миллионов лет назад одна группа рыб покинула воду, чтобы жить на суше.

Эти животные были ранними тетраподами - родом, в который вошли многие тысячи видов, включая земноводных, птиц, ящериц и млекопитающих. Люди - потомки этих ранних тетрапод, и мы разделяем наследие их перехода от воды к суше.

Но что, если бы вместо того, чтобы выйти на берег, они повернули назад? Что если бы эти животные, едва покинув воду, отступили, чтобы снова жить в более открытых водах?

Новые окаменелости свидетельствуют о том, что одна рыба именно так и поступила. В отличие от других близкородственных животных, которые использовали свои плавники для поддержания тела на дне воды и, возможно, иногда выбирались на сушу, у этого недавно обнаруженного существа плавники были созданы для плавания.

В марте 2020 года я работал в Чикагском университете в лаборатории биолога Нила Шубина. Я работал с Джастином Лембергом, другим исследователем из нашей группы, над обработкой окаменелости, собранной в 2004 году во время экспедиции в канадскую Арктику.

На поверхности породы, в которую она была вмурована, были видны фрагменты челюстей длиной около 2 дюймов (5 см) и с острыми зубами. Также были видны участки белой чешуи с бугристой текстурой. Анатомия давала нам тонкие намеки на то, что ископаемое было ранним тетраподом. Но мы хотели заглянуть внутрь камня.

Поэтому мы использовали технологию, называемую компьютерной томографией, при которой рентгеновские лучи проникают сквозь образец, чтобы найти все, что может быть спрятано внутри, вне поля зрения.

13 марта мы просканировали неприметный кусок скалы с несколькими чешуйками на вершине и обнаружили, что внутри него находится целый плавник. У нас отвисла челюсть. Через несколько дней лаборатория и кампус закрылись, а COVID-19 отправил нас в изолятор.

Такой плавник чрезвычайно ценен. Он может дать ученым подсказки о том, как развивались ранние тетраподы и как они жили сотни миллионов лет назад. Например, по форме некоторых костей скелета можно предсказать, плавало ли животное или ходило.

Хотя первое сканирование плавника было многообещающим, нам нужно было увидеть скелет в высоком разрешении. Как только нам разрешили вернуться в кампус, профессор кафедры геофизических наук университета помог нам обрезать блок с помощью пилы по камню.

Таким образом, в блоке стало больше плавника и меньше камня, что позволило сделать более качественное сканирование и рассмотреть плавник поближе.

Когда пыль рассеялась и мы закончили анализ данных о челюстях, чешуе и плавнике, мы поняли, что это животное - новый вид. Мало того, оказалось, что это один из ближайших известных родственников позвоночных с конечностями - существ с пальцами на руках и ногах.

Мы назвали его Qikiqtania wakei. Ее родовое название, произносимое как "кик-кик-тани-ахх", относится к инуктитутским словам Qikiqtaaluk или Qikiqtani - традиционному названию региона, где была найдена окаменелость.

Когда эта рыба была жива, много сотен миллионов лет назад, здесь была теплая среда с реками и ручьями. Ее видовое название дано в честь покойного Дэвида Уэйка, ученого и наставника, который вдохновил многих из нас в области эволюционной биологии и биологии развития.

Скелеты рассказывают о том, как жило животное

Кикиктания многое рассказывает о важнейшем периоде в истории нашего рода. Его чешуя однозначно говорит исследователям о том, что животное жило под водой. На них видны сенсорные каналы, которые позволяли животному определять поток воды вокруг своего тела.

Челюсти говорят о том, что животное было хищником, кусая и удерживая добычу с помощью ряда клыков и втягивая пищу в рот с помощью всасывания.

Но больше всего удивляет грудной плавник Qikiqtania. У него есть плечевая кость, как и у нашей верхней части руки. Но у Qikiqtania она имеет очень необычную форму.

У ранних тетрапод, таких как Тиктаалик, плечевые кости имели заметный гребень на нижней стороне и характерный набор бугорков, где крепились мышцы. Эти костные бугорки говорят нам о том, что ранние тетраподы жили на дне озер и ручьев, используя свои плавники или руки, чтобы поддерживать себя, сначала на земле под водой, а затем на суше.

Плечевая кость Qikiqtania отличается от других. На ней отсутствуют характерные гребни и отростки. Вместо этого плечевая кость тонкая и имеет форму бумеранга, а остальная часть плавника большая и похожа на весло. Этот плавник был создан для плавания.

В то время как другие ранние тетраподы играли у кромки воды, изучая, что может предложить суша, Qikiqtania делала что-то другое. Ее плечевая кость действительно не похожа ни на одну из известных.

Мы с коллегами считаем, что она показывает, что Qikiqtania повернула назад от кромки воды и эволюционировала, чтобы снова жить вне земли и в открытой воде.

Эволюция - это не марш в одном направлении

Эволюция - это не простой, линейный процесс. Хотя может показаться, что ранние тетраподы неизбежно стремились к жизни на суше, Qikiqtania демонстрирует ограниченность такой направленной перспективы.

Эволюция не строила лестницу, ведущую к человеку. Это сложный набор процессов, которые вместе растут на запутанном древе жизни. Формируются новые виды, и они диверсифицируются. Ветви могут разветвляться в любом количестве направлений.

Это ископаемое является особенным по многим причинам. Чудо не только в том, что эта рыба сохранялась в породе сотни миллионов лет, прежде чем была обнаружена учеными в Арктике, на острове Элсмир. Дело не только в том, что она удивительно полная, и ее полная анатомия была обнаружена по счастливой случайности на пороге глобальной пандемии.

Он также впервые дает представление о широком разнообразии и разнообразии образа жизни рыб, переходящих от воды к суше. Она помогает исследователям увидеть больше, чем лестницу, и понять это увлекательное, запутанное дерево.

Открытия зависят от сообщества

Кикиктания была найдена на земле инуитов, и она принадлежит этому сообществу. Мы с коллегами смогли провести это исследование только благодаря щедрости и поддержке жителей поселков Резолют-Бей и Гриз-Фьорд, охотников и трапперов Ивик из Гриз-Фьорда, а также Департамента наследия и культуры Нунавута.

Им, от имени всей нашей исследовательской группы, "nakurmiik". Спасибо. Палеонтологические экспедиции на их землю действительно изменили наше понимание истории жизни на Земле.

COVID-19 лишил многих палеонтологов возможности путешествовать и посещать полевые объекты по всему миру в последние несколько лет. Нам не терпится вернуться, навестить старых друзей и снова отправиться на поиски.

Кто знает, какие еще животные скрываются, ожидая, что их обнаружат внутри блоков непритязательного камня.The Conversation

Томас Стюарт, доцент биологии, штат Пенсильвания