Окаменелости показывают, как развивались хвосты рыб

Несмотря на очевидные физические различия, у слонов, ящериц и форели есть что-то общее. Они имеют вытянутые гибкие структуры в задней части их тел, которые мы называем хвостами. Но новое исследование университета Пенсильвании показывает, что хвосты рыбы и хвосты четвероногих животных на самом деле представляют собой совершенно разные структуры с различными эволюционными историями.

Двойная структура хоста у древних рыб

У древних рыб были как чешуйчатый, мясистый хвост, так и гибкий плавник, один поверх другого. Подобная двойная хвостовая структура наблюдается у эмбрионов современных рыб, которые составляют более девяноста пяти процентов живых видов рыб. В течение эволюционного времени, чтобы адаптироваться к своей среде, четвероногие животные теряли один из этих хвостов. Развивались хвосты рыб, как кооптированный срединный плавник. Все разнообразие позвоночных хвостов может быть объяснено относительным ростом и потерей этих двух хвостов, а оставшийся мясистый хвост чахнет у людей, как у рыб.

Окаменелости позволяют сравнить древних и современных рыб

В течение почти двухсот лет ученые указывали на личиночную стадию современной костистой рыбы, которая имеет асимметричный хвост, напоминающий древнюю взрослую лучезарную рыбу. Это яркий пример теории рекапитуляции. Идея в том, что рост и развитие организмов проходит через этапы, которые отражают эволюционные шаги, от простых к более сложным видам. Этот пример, однако, имел заметную слабость: отсутствие окаменелостей предков для молодых рыб. Окаменелости были извлечены в Шотландии, и на протяжении десятилетий хранятся в музеях, но большинство из них никогда не рассматривалось подробно. Неисследованные образцы включали неизвестные примеры видов - всего три сантиметра в длину, представляющие собой раннюю известную стадию развития таких рыб. Эти окаменелости позволили провести первое прямое сравнение между стадиями роста древних рыб и их современными потомками. Древние рыбы имели асимметричный хвост, более длинный сверху, чем внизу, который содержит позвонки. Группа современных рыб, называемых «хондростанами», которая включает такие виды, как осетровые и веслоногие рыбы, иногда называют «живыми окаменелостями» и имеет подобную структуру хвоста. С другой стороны, хвосты древних рыб почти симметричны и состоят полностью из плавника.

Анализ позволяет получить новые сведения не только о развитии хостов рыб, но и об эволюции позвоночных в целом, поскольку у костей предков современных живых рыб и наземных тетраподов, вероятно, были оба типа хвоста. Хвост, присутствующий в виде«Aethretmon», вероятно, представляет собой первую подобную конечность, которая стала настоящим хвостом у животных, таких как ящерицы. Два хвоста управляются двумя различными группами генов и, следовательно, могут быть подвергнуты естественному отбору независимо, генерируя большое количество инновационных форм на протяжении всей эволюции.