Осетр, долгоживущая донная рыба, часто описывается как "живые окаменелости" из-за того, что их форма остается относительно постоянной, несмотря на сотни миллионов лет эволюции.
В новом исследовании в Зоологическом журнале Общества Линнея ученые, возглавляемые Джеком Стэком, выпускником Пенсильванского университета в 2019 году, и палеобиологом Лорен Саллан из Школы искусств и наук Пенна, внимательно изучают древние виды рыб Tanyrhinichthys mcallisteri, которые жили вокруг 300 миллионов лет назад в устье окружающей среды современного Нью-Мексико. Хотя они обнаруживают, что рыба очень похожа на осетровых рыб по своим характеристикам, включая выступающую морду, они показывают, что эти характеристики эволюционировали по пути эволюции, отличному от тех видов, которые породили современных осетровых.
Находка указывает на то, что, хотя и древние, черты, которые позволяли Tanyrhinichthys процветать в окружающей среде, возникали многократно на разных рыбных линиях, всплеск инноваций, которые ранее не были в полной мере оценены для рыб в этот период времени.
"Осетровых считают "примитивным" видом, но мы показываем, что образ жизни осетровых - это то, что было выбрано в определенных условиях и развивалось снова и снова", - говорит Саллан, старший автор работы.
"Рыба очень хороша в нахождении решений экологических проблем", - говорит Стэк, первый автор исследования, который работал над исследованием в качестве студента в Пенсильвании и в настоящее время является аспирантом в Университете штата Мичиган. "Это показывает степень инноваций и конвергенции, которые возможны у рыб. Как только их численность выросла достаточно, они начали производить совершенно новые морфологии, которые, как мы теперь видим, развивались много раз в истории рыб в одинаковых экологических условиях".
Первое ископаемое Tanyrhinichthys было найдено в 1984 году в богатом ископаемом районе, называемом Карьерный Кинни, примерно в получасе к востоку от Альбукерке. Первым палеонтологом, который описал этот вид, был Майкл Готфрид, преподаватель штата Мичиган, который сейчас является советником Стака для получения степени магистра.
"Образец выглядит так, как будто кто-то нашел рыбу и просто потянул ее за череп", - говорит Стэк. Многие современные виды рыб, от рыбы-меча до парусника, имеют выпуклые морды, которые простираются перед ними, часто помогая им бросаться в добычу. Но эта характеристика гораздо реже у древних рыб. В 1980-х годах, когда Готфрид описал первоначальный образец, он утверждал, что рыба напоминала щуку, засадного хищника с более длинной мордой.
Однако в течение последнего десятилетия в этом же карьере было обнаружено еще несколько экземпляров Tanyrhinichthys. "Эти находки послужили толчком для этого проекта, теперь, когда мы получили больше информации об этой загадочной и странной рыбе", - говорит Стэк.
В то время, когда Tanyrhinichthys бродил по водам, континенты Земли были объединены в массивный суперконтинент под названием Пангея, окруженный одним большим океаном. Но это был и ледниковый период со льдом на обоих полюсах. Незадолго до этого периода данные окаменелостей показали, что рыбы с лучами, которые сейчас доминируют в океанах, взрывались в разнообразии. И все же 300 миллионов лет назад, "это было похоже на то, как кто-то нажал кнопку паузы", - говорит Саллан. "Ожидается, что будет больше разнообразия, но не так много было найдено, вероятно, из-за того, что в этот период времени не было достаточно работы, особенно в Соединенных Штатах, и особенно в западной части Соединенных Штатов".
Стремясь восполнить некоторые из этих пробелов, дополнительно охарактеризовав Tanyrhinichthys, Stack, Sallan и коллеги, внимательно изучили образцы подробно и изучили другие виды, относящиеся к этому периоду времени . "Это звучит очень просто, но, очевидно, это сложно в исполнении", - отмечает Стэк, "поскольку окаменелости сжимаются ровно, когда они сохраняются. Исследователи определили трехмерную анатомию, руководствуясь формами современных рыб".
То, что они заметили, ставит под сомнение концепцию Tanyrhinichthys, напоминающую щуку. В то время как у щуки удлиненная морда с челюстями на конце, что позволяет ей атаковать свою добычу в лоб, у Tanyrhinichthys есть удлиненная морда с челюстями внизу.
"Вся форма этой рыбы похожа на других обитателей дна", - говорит Стэк. Саллан также заметил, что на его морде, сконцентрированной в верхней части головы, есть похожие на каналы структуры, наводящие на мысль о местах, где будут прикрепляться органы чувств. "Они могли бы обнаружить вибрации, позволяющие рыбе поглощать добычу", - говорит Саллан.
Исследователи отметили, что многие виды, обитавшие в сходных условиях, обладали более длинными мордами, которые Саллан назвал "как антенна для вашего лица".
"Это также имеет смысл, потому что это была устьевая среда", - говорит Саллан, - "в нее впадают крупные реки, взбалтывают воду и делают ее мутной. Вместо того, чтобы использовать зрение, вы должны использовать эти другие органы чувств для обнаружения добычи".
Несмотря на это, другие особенности морфологии различных древних рыб были настолько отличны от Tanyrhinichthys, что они, похоже, не имели общего происхождения друг с другом, и современный осетр не происходит от Tanyrhinichthys. Вместо этого длинные морды кажутся примером конвергентной эволюции, или многие разные линии все приходят к одной и той же инновации, чтобы хорошо адаптироваться к окружающей среде.
"Наша работа и палеонтология в целом показывают, что многообразие форм жизни, которые сегодня очевидны, имеет корни, уходящие в прошлое", - говорит Стэк.
Кэтрин Унгер Бэйли, Университет Пенсильвании
