У рыб и амфибий нашли скрытые шеи: новое исследование меняет представление об анатомии позвоночных

У людей есть шея по веской причине: она обеспечивает стабильность головы. Мы можем легко поворачивать голову и осматриваться по сторонам. Рыбы и амфибии не обладают такой же подвижностью — у них нет анатомической шеи, характерной для наземных тетрапод. Однако, возможно, утверждение, что у рыб и амфибий вообще нет шеи, не совсем верно.

Исследовательский проект, представленный на конференции Общества экспериментальной биологии во Флоренции, собрал доказательства в пользу того, что у рыб и амфибий действительно есть нечто, похожее на шею. Просто она не соответствует классическому определению анатомической шеи — моста, соединяющего голову с туловищем у млекопитающих и других наземных тетрапод. У рыб есть участок тела, где позвонки позволяют голове двигаться независимо от туловища. Новое определение того, что составляет шею, может дать исследователям лучшее понимание уникальных способов движения рыб.

Шеи у людей и большинства тетрапод состоят из специализированных позвонков между черепом и плечевым поясом — костной структурой, включающей ключицу и лопатку. Шея позволяет нам двигать головой в трёх измерениях относительно тела и конечностей. У рыб и амфибий нет такой анатомии, что привело к представлению об отсутствии у них шеи. Хотя это верно в том смысле, что у них нет анатомических шей, у этих животных есть область позвонков, которая потенциально может функционировать как квази-шея.

Движение головы у рыб не полностью ограничено. Одно исследование 2021 года в Proceedings of the Royal Society B показало, что рыбы могут сгибать до двух третей позвоночника, чтобы поднимать голову. Исследования на рыбах и амфибиях, таких как саламандры, вдохновили учёных пересмотреть определение шеи.

Роксана Тасзуз, постдокторант Ливерпульского университета, пояснила, что традиционное предположение об отсутствии шеи не является универсально верным и может упускать из виду функционально различные анатомические области. Интерес к рыбам и саламандрам возник непосредственно из этой концептуальной проблемы и её более широких эволюционных последствий.

Новый исследовательский проект делает следующие шаги в расширении определения шеи. Для этого исследователи изучают морфологию и функцию позвоночного столба у разных видов, используя рентгеновские видео процессов питания и реконструированные трёхмерные модели, чтобы определить, какие позвонки участвуют в движении головы и шеи. Особый интерес представляет то, как саламандры двигают позвоночником при кормлении на суше и под водой. Это может дать представление о том, как эти функции эволюционировали в процессе перехода тетрапод от водного к наземному образу жизни.

Исследователи также внимательно изучают анатомию рыб, используя инновационные инструменты для выявления позвонков, которые могут помогать этим животным двигать головой. Тасзуз отметила, что исследования, восходящие как минимум к 1940-м годам, отмечали, что позвонки за головой у рыб могут образовывать отдельную анатомическую область. Однако только недавно, с появлением таких инструментов, как рентгеновское видео, удалось показать функциональную шею рыб и продемонстрировать их способность двигать головой независимо от тела.

Различия между видами рыб означают, то, что может быть шееподобной областью у одной рыбы, может отличаться у другой, в зависимости от множества факторов. Например, исследование 2022 года в Ecology and Evolution показало морфологические различия во внутренней форме позвонков между пелагическими рыбами, которые живут в толще воды, и бентическими рыбами, которые живут на морском дне. У пелагических рыб более жёсткий позвоночный столб, который помогает им превосходно плавать на высокой скорости и непрерывно. У бентических рыб более гибкий позвоночный столб, который помогает им быстро атаковать добычу с резкими ускорениями. Эти различия указывают на то, насколько разными могут быть «шеи» рыб у разных видов.