Австралийцы обнаружили древнейшие сердца возрастом 390-370 миллионов лет. Это сердца панцирных рыб

Палеонтологи обнаружили на австралийском местонахождении Гоугоу, возраст которого составляет 390-370 миллионов лет, окаменелости древних рыб плакодерм с хорошо сохранившимися внутренними органами, включая самые древние известные сердца. Как отмечается в статье для журнала Science, находка позволяет не только реконструировать строение плакодерм, но и лучше понять эволюцию челюстноротых — в том числе определить момент появления легких.

В отличие от костей, мягкие ткани плохо сохраняются в палеонтологической летописи. Это серьезно осложняет работу специалистов, изучающих анатомию и физиологию вымерших животных. Однако иногда в руки ученых все же попадают остатки древних существ с отлично сохранившимися покровами, мышцами и даже внутренними органами. Обычно такие ископаемые формируются в бескислородной среде с минимальным количеством бактерий, где они успевают окаменеть до того, как разложатся.

Сканы окаменевшего сердца плакодермы Compagopiscis croucheri. A-B: предсердие; C-D: задняя часть предсердия; E-F: желудочек.

Местонахождения с исключительной сохранностью организмов, где можно обнаружить ископаемые с мягкими тканями, называют лагерштеттами консервационного типа. К ним относятся, например, сланцы Бёрджес в Британской Колумбии или Зольнхофен в Германии. Менее известный лагерштетт Гоугоу расположен в Австралии. На этом верхнедевонском местонахождении возрастом 390-370 миллионов лет были найдены многочисленные остатки древних рыб плакодерм (Placodermi) (или, как их называли раньше, панцирных рыб) с хорошо сохранившимися скелетами и мышцами. Когда-то они населяли тропический губко-водорослевый риф, а после гибели окаменели в глубоких водах с низким содержанием кислорода. 

Команда палеонтологов под руководством Кейт Тринайстик (Kate Trinajstic) из Университета Кёртина описала еще несколько необычных ископаемых с местонахождения Гоугоу. Исследователи обнаружили здесь несколько окаменелостей плакодерм Compagopiscis croucheri и Incisoscutum ritchiei из отряда артродир (Arthrodira) с сохранившими трехмерную структуру внутренними органами. Отдельные экземпляры сохранили сердце (их сердца стали самыми древними в палеонтологической летописи), печень, желудок и кишечник. Это одна из первых находок такого рода. Ранее внутренние органы плакодерм и других ранних челюстноротых были известны лишь по остаткам пищеварительного тракта и кровеносных сосудов, которые принадлежали ботриолеписам (Bothriolepis) из отряда антиархов (Antiarchiformes).

Изучив артродир из Гоугоу с помощью фазово-контрастной синхротронной рентгеновской микротомографии и нейтронной томографии, Тринайстик и ее коллеги смогли реконструировать их внутреннее строение. Правда, ни один найденный экземпляр не содержал полного набора органов, поэтому авторам пришлось совместить воедино данные о нескольких образцах.

Исследователи выяснили, что артродиры обладали S-образным сердцем с предсердием, желудочком и артериальным конусом. Следов венозного синуса у ископаемых авторы различить не смогли, зато обнаружили отходящую от сердца вентральную аорту. В передней части брюшной полости исследователи увидели две ромбовидные структуры, в которых они опознали крупную двухдольную печень, служившую для повышения плавучести, как у современных акул. Кроме того, у древних рыб из Гоугоу сохранились следы желудка и кишечника со спиральным клапаном. В прямой кишке даже были обнаружены полупереваренные остатки ракообразного Montecaris gogoensis.

Реконструкция плакодермы из отряда артродир на основе остатков Incisoscutum ritchiei и Compagopiscis croucheri

Никаких следов легких у артродир из Гоугоу обнаружить не удалось. Это важный аргумент в дискуссиях о происхождениях этих органов. Согласно одной гипотезе, легкие появились у общего предка костных рыб (Osteichthyes). Сторонники другой версии утверждают, что они возникли намного раньше — у первых челюстноротых. Отсутствие легких у рыб, изученных Тринайстик и ее коллегами, свидетельствует в пользу первой версии. Вероятно, легкие все же возникли позднее, у ранних костных рыб.

Данные о строении артродир также позволили уточнить их систематическое положение. Cердце этих рыб было сдвинуто в сторону головы, как у хрящевых и костных рыб, но не как у антиархов. Таким образом, филогенетические реконструкции, на которых артродиры ближе к поздним челюстноротым, чем антиархи, верны.

Ранее мы рассказывали о том, как палеонтологи проанализировали строение челюстных костей базальных плакодерм — акантоторацид. Оказалось, что у них, как и у ряда костных рыб, зубы были расположены по краям челюстей, крепились и к покровам тела, и к челюстным костям, а новые вырастали со стороны языка (внутренней), а не «щек» (наружной).