Новости
Архив
Календарь
Июнь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

Почему у позвоночных появились челюсти

Учёные реконструировали строение мозга древнейших рыб и пришли к выводу, что образованию челюстей у них предшествовали серьезные изменения в строении мозга, а именно раздвоение обонятельного органа. Палеонтологи выяснили, что у предков рыб и сухопутных животных челюсти появились после того, как обонятельные центры освободили для них место. Для этого обонятельной системе пришлось «переехать» на внешнюю часть черепа.

galeaspid1

Реконструкция древнейшей рыбы из группы галеаспид; хорошо видно пресловутое носовое отверстие, за которым, как показали исследования, скрывается парный обонятельный орган. (Рисунок авторов работы.)

Бесчелюстные рыбы господствовали 440 миллионов лет назад – в силурийском периоде. Но уже в девоне (416 миллионов лет назад) более совершенные челюстные рыбы вытеснили бесчелюстных.

Все позвоночные, от рыб до млекопитающих, имеют пару челюстей. Исключение составляют лишь миноги и миксины, составляющие класс круглоротых. Между тем учёные до сих пор не могли понять, как предки современных позвоночных сумели получить челюсти. Из-за отсутствия более или менее значимых ископаемых останков, которые демонстрировали бы этапы образования челюстного аппарата, учёным оставалось считать это эволюционным скачком: дескать, челюсти появились из ниоткуда. Однако те, кто занимается вопросами индивидуального развития, говорили, что и строение мозга, и способ его образования во время эмбриогенеза должны были претерпеть значительные изменения, чтобы дать возможность сформироваться такой сложной вещи, как челюстные кости.

Чтобы представить эволюционные и онтогенетические процессы, сопровождавшие образование челюстей, международная группа палеонтологов исследовала ископаемые остатки нескольких видов бесчелюстных рыб рода Galeaspida, возрастом 370-435 миллионов лет. Впервые они были обнаружены в середине 1980-х годов в Китае и Вьетнаме, а сейчас ученым удалось заглянуть внутрь окаменелостей. Исследователи попыталась воспроизвести строение головы древних галеаспид — вымершей группы бесчелюстных рыб.

Галеаспиды населяли моря силура и девона. По мнению палеонтологов, они являются даже более близкими родственниками челюстных позвоночных, чем ныне живущие миноги и миксины. В своей работе исследователи попытались воссоздать строение мозга галеаспид на основе рентгеноструктурного анализа ископаемых останков. (Метод позволяет детально исследовать строение костей, не нарушая их целостности.)

Как утверждают учёные в журнале Nature, эти древние рыбы уже имели парный обонятельный орган, хотя носовое отверстие у них было только одно (единственная ноздря характерна также для современных круглоротых). Это имело важнейшее значение для формирования челюстных костей. Кости эти, как и всё в нашем организме, берутся из стволовых клеток, которые в процессе индивидуального развития приходят в нужное место и дают начало разным тканям и органам. В случае с челюстями у эволюции могла возникнуть одна проблема: миграции стволовых клеток вперёд, к месту «постройки» челюстей, мог помешать обонятельный орган, лежащий как раз них на пути. Но у галеаспид обонятельный орган разделился, и стволовые клетки, предназначенные для челюстей, могли пройти между его половинками к месту, так сказать, назначения.

По примерным подсчётам, «эволюционные работы» в этом направлении могли вестись на протяжении 10 млн лет.

К подобному выводу исследователи пришли, воссоздав и проанализировав возможные варианты строения нервов и кровеносных сосудов, которые подходили к поверхности черепа древнейших рыб. Правда, разделение обонятельного органа и появление парных носовых отверстий могло произойти по самым разным причинам. Исследователи говорят, что за счёт раздвоения ноздрей у галеаспид могла улучшиться, например, вентиляция жабр. Так или иначе, современные физические методы позволили палеонтологам раскрыть ещё одну эволюционную загадку.

С помощью томографа Филип Донохью (Philip Donoghue) и его коллеги заглянули в самые дальние уголки черепной коробки ископаемых бесчелюстных рыб, после чего создали трехмерную модель черепа и «портрет» рыбы.

У животного одна ноздря и нет челюсти. Ротовая полость расширена, как у всех бесчелюстных рыб. Жаберные мешки спрятаны под кожей: рыбам приходилось дышать так, как это делают тритоны – через кожу.Но в отличие от более примитивных родственников, у Galeaspida, как и у современных рыб, два обонятельных центра.

Авторы исследования утверждают, что такие анатомические особенности означают, что появление челюстного аппарата стало возможным только после разделения обонятельных центров, которые «переехали» из глотки в углубления на внешней стороне черепа, что и показал томограф. То есть, сначала нос освободил место, а потом уже и появилась челюсть. Раннее считалось, что, напротив, обонятельные центры разделились после появления челюсти.

С подробностями исследования и анатомическим особенностями ископаемых и современных рыб можно ознакомиться в статье, опубликованной сегодня в Nature.

infox.ru

science.compulenta.ru

Комментировать

Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha

Новое
Последние новости
Новости