Дослідження з Чиказького університету досліджує, як плавники риб еволюціонували безпосередньо перед переходом

Розслідування по скам'яніла риба періоду пізньодевонський, Оскільки приблизно 375 мільйонів років, виявив еволюцію плавників, коли вони почали рухатись до земних кінцівок.

вперше

У новому дослідженні палеонтологів з Університету Чикаго, опублікованому на цьому тижні у Збірнику матеріалів Національної академії наук, за допомогою комп’ютерної томографії було вивчено форму та структуру плавникові промені поки все ще укладений у навколишню скелю.

Інструменти візуалізації дозволили дослідникам створювати 3D-цифрові моделі всього плавника фізіоподів '.Tiktaalik roseae'та його родичів у скам'янілостях вперше. Потім вони могли використовувати ці моделі, щоб зробити висновок про те, як функціонували і змінювались плавники, коли вони еволюціонували в кінцівки.

Значна частина досліджень плавників на цьому ключовому етапі переходу зосереджена на великі кістки і в хрящах, які відповідають таким, як надпліччя, передпліччя, зап’ястя та пальці. Відомий як ендоскелет, дослідники простежують, як ці кістки змінилися, щоб стати впізнаваними руками, ногами та пальцями у чотириногих або чотириногих істот.

Ніжні промені і колючки плавників риби утворюють другий скелет «шкірний " не в останню чергу, він також зазнав еволюційних змін у цей період.

Ці шматочки часто не помічають, оскільки вони можуть розсипатися, коли тварини скам'янілі, або тому, що їх навмисно видаляють викопні копалини, щоб виявити більші кістки ендоскелета.

Шкірні промені складають більшу частину поверхні багатьох рибних плавників, але були повністю загублені у ранніх істот з кінцівками.

"Ми намагаємося зрозуміти загальні тенденції та еволюцію шкірного скелета до того, як відбулися всі ці інші зміни та еволюція кінцівок", - пояснює Томас Стюарт, докторант, який керував новим дослідженням. Якщо ви хочете зрозуміти, як тварини еволюціонували для використання плавників у цій частині історії, це важливий набір даних ».

Стюарт та його колеги працювали з трьома пізньодевонськими рибами з примітивними рисами тетрапод: 'Sauripterus taylori','Eusthenopteron foordi"Y"Tiktaalik roseae', який був відкритий у 2006 році групою під керівництвом палеонтолога Чиказького університету, Ніл Шубін, провідний автор нового дослідження.

Вважалося, що "Савріптер"і"Евстеноптерон'були повністю водними і плавали грудними плавниками, хоча, можливо, вони спиралися на дно озер і струмків. "Тіктаалік'можливо підтримав більшу частину своєї ваги плавниками і, можливо, навіть використовував їх для виходу з води під час коротких поїздок через мілководдя і солончаки.

"Побачивши цілий плавник"Тіктаалік'ми отримуємо більш чітке уявлення про те, як він нахилявся і рухався. У плавника була якась долоня, яка могла припасти до брудного дна річок і струмків », - говорить Шубін.

Стюарт і Шубін працювали зі студентом коледжу Ігна Ю Y Джастін Лемберг, ще один дослідник у лабораторії Шубіна для сканування зразків цих скам’янілостей, поки вони все ще були в кам’яних породах. Використовуючи програмне забезпечення для обробки зображень, вони реконструювали тривимірні моделі, які дозволяли їм рухатись, обертатись та візуалізувати шкірний скелет так, ніби він був повністю видалений з навколишнього матеріалу.

Моделі показали, що промені плавників цих тварин спрощені і що загальний розмір сітка плавника він був меншим за своїх попередників-рибалок.

Дивно, але вони також побачили, що верх і низ плавників обертаються асиметричний. Смуги плавників насправді складаються з пар кісток. Наприклад, у `` Евстеноптерону '' верхня або спинна плавникова смуга була трохи більшою та довшою, ніж нижня або черевна.

Спинні смугиТіктаалікбули в кілька разів більшими за черевні промені, що свідчить про наявність у нього м’язів, що тягнулися по нижній частині плавників, як м’ясиста основа долоні, щоб підтримувати свою вагу.

"Це дає більше інформації, яка дозволяє зрозуміти, як тварина, як" Тіктаалік ", використовувала плавники під час цього переходу", - говорить Стюарт. Тварини пішли з вільного плавання і використовуйте їх плавники для контролю потоку води навколо вас, до пристосуватися до натискання на поверхню на дні води ».

Стюарт та його колеги також порівняли шкірні скелети живих риб, таких як осетер і легені, щоб зрозуміти закономірності, які вони бачили в скам'янілостях. Вони побачили деякі ті самі асиметричні відмінності між верхом і низом плавників, припускаючи, що ці зміни відіграли більшу роль в еволюції риби.

`` Це додає нам більшої впевненості та іншого набору даних, який говорить про те, що ці закономірності є реальними, широко поширеними та важливими для риболовлі, причому не тільки в запасах викопних речовин з точки зору переходу від плавника до кінцівки, але й щодо функції плавників загалом ", робить висновок.