Палеонтологи описали пять ископаемых видов рыб из силурийских отложений на территории Китая. Находки заставили ученых пересмотреть период возникновения челюстных позвоночных, а также предоставили доказательства одной из гипотез происхождения передних и задних конечностей. Более подробно об этих открытиях читайте в материале InScience.News.
«Золотая жила» для палеонтологов
В истории известны случаи золотых лихорадок, которые возникали в связи с открытием месторождений соответствующего драгоценного металла. Палеонтологи, подобно золотоискателям, могут находить свои «месторождения», богатые ценными для науки находками. Недавно два из них — раннесилурийские отложения в китайских провинциях Чунцин и Гуйчжоу — подарили миру целый ряд окаменелостей рыб, которые перевернули устоявшиеся представления об эволюции челюстных животных.
На этой неделе в новом выпуске Nature — одном из ведущих международных научных журналов — опубликованы четыре статьи, посвященные окаменелостям из Чунцин и Гуйчжоу. В них описано пять новых для науки существ — Qianodus duplicis, Fanjingshania renovata, Xiushanosteus mirabilis, Shenacanthus vermiformis и Tujiaaspis vividus. Все находки относятся к челюстным рыбам и имеют возраст порядка 440 миллионов лет. Самые древние находки позвоночных с челюстями, известные до этого, датировались 419 миллионами лет назад. Соответственно, новые экземпляры позволяют сдвинуть время возникновения первых челюстных как минимум на 20 миллионов лет!
Рыба со спиральными зубами
Одна из находок в силурийских (около 420–445 миллионов лет назад) отложениях на территории Гуйчжоу представляет собой отдельные зубы, которые палеонтологи «присвоили» ископаемому виду рыб Qianodus duplicis. Крайне необычной оказалась их форма: зубные элементы имели вид спирали размером не более 2,5 миллиметра. При этом на одном таком элементе в течение жизни постепенно появлялись новые маленькие зубы. В результате на каждой спирали размещалось несколько рядов зубов разного размера. Чем старше становилось животное, тем больший размер приобретала его челюсть и тем более крупные зубы в ней появлялись. Подобное строение кардинально отличается от устройства челюстей современных акул, у которых зубы выпадают в течение жизни и их ряды последовательно сменяют друг друга.
В силу возраста зубов Qianodus duplicis эта находка убедительно доказывает, что челюстные позвоночные существовали на десятки миллионов лет раньше, чем считалось до этого.
Древнейшая колючая акула
Другую окаменелость из Гуйчжоу палеонтологи собирали буквально по кусочкам. Реконструированная из нескольких тысяч крошечных фрагментов скелета, челюстная рыба Fanjingshania renovata оказалась непохожей ни на одно животное из ныне существующих. В отличие от современных хрящевых рыб, к которым относятся акулы и скаты, а также костных, включающих всех остальных, Fanjingshania renovata обладала костяной «броней» в районе плавников, а также шипами.
Исследователи из Китая и Великобритании определили, что ближайшими родственниками обнаруженной рыбы являются акантоды — вымершие «колючие акулы», у которых были кожные окостенения в районе плечевого пояса и между плавниками. Подобных структур нет у современных акул, скелет которых состоит исключительно из хрящевой ткани. У Fanjingshania renovata, напротив, в районе плечевого пояса были костные пластины, которые сливались с целым рядом шипов, протянувшихся вдоль тела. Именно эта особенность помогла ученым определить место Fanjingshania renovata на эволюционном древе и выявить родство с акантодами. Это животное палеонтологи отнесли к одним из самых ранних челюстных и датировали возрастом в 455 миллионов лет, что соответствует ордовикскому периоду.
«Это открытие ставит под сомнение существующие модели эволюции позвоночных, значительно сокращая временные рамки появления челюстных рыб от их ближайших бесчелюстных предков», — рассказывает Иван Сансом, палеобиолог из Бирмингемского университета.
Челюстные из Чунцина
В силурийских отложениях в Чунцине ученым удалось обнаружить еще две рыбы, претендующие на роль древнейших челюстных позвоночных, — Xiushanosteus mirabilis и Shenacanthus vermiformis. Первая из них — крошечный (длиной всего три сантиметра) представитель плакодерм, древних панцирных рыб, от которых произошли более эволюционно поздние организмы.
Вторая находка — Shenacanthus vermiformis — это родственник акул. Его тело, в отличие от современных хрящевых рыб, покрыто крупными пластинами. Ранее подобных находок не было, и пластины считались особенностью исключительно плакодерм. Пример Shenacanthus vermiformis убедительно доказал, что у первых хрящевых рыбы также была «броня» по всему телу.
Рыба на подводных крыльях
Однако не одних только древних челюстных позволили открыть исследования в Чунцине. Так, палеонтологи обнаружили окаменелости бесчелюстных рыб галеаспид. Ранее ученым были известны лишь окаменелости черепов представителей этой группы, в связи с чем строение их тела оставалось неизученным. Теперь же палеонтологи обнаружили целые скелеты рыб, отнесенных к виду Tujiaaspis vividus. Оказалось, что у галеаспид были крупные парные плавники, протянувшиеся вдоль тела от затылка до кончика хвоста. Это стало удивительным и важным открытием, поскольку ранее считалось, что галеаспиды вовсе не имели парных плавников.
Более того, Tujiaaspis vividus стал доказательством гипотезы, объясняющей происхождение передних и задних конечностей позвоночных от парных плавников. Такая гипотеза была очень популярна, но до сих пор не имела серьезных доказательств. Теперь же Tujiaaspis продемонстрировал один из начальных этапов эволюции парных плавников, когда они еще не были разделены на грудные и брюшные.
«Наш анализ показывает, что предок челюстных позвоночных, вероятно, обладал парными складками плавников, которые в дальнейшем разделились на грудную и тазовую области. Удивительно, что эволюционные приобретения, наблюдаемые у Tujiaaspis, легли в основу передвижения таких разнообразных животных, как птицы, киты, летучие мыши и люди», — комментирует соавтор работы, доктор Джозеф Китинг из Бристольского университета.
Ученые смоделировали движение Tujiaaspis vividus в случае наличия и отсутствия парных плавников, чтобы определить, какую роль они играли при плавании. Оказалось, что плавники действовали подобно крыльям, создавая подъемную силу, способствующую плаванию. При этом сами они не выполняли никакой мышечной работы.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
