Компьютерная томография высокого разрешения окаменелого черепа рыбы возрастом 280 миллионов лет показывает происхождение химер, группы хрящевых рыб, связанных с акулами. Анализ черепной коробки Dwykaselachus oosthuizeni, похожей на акулу окаменелости из Южной Африки, показывает контрольные структуры мозга, основные черепные нервы, ноздри и внутреннее ухо, принадлежащие современным химерам.
Это открытие, опубликованное в журнале Nature 4 января, позволяет ученым прочно закрепить химероидов - последнюю крупную группу выживших позвоночных, занимающую правильное положение на древе жизни - в истории эволюции, и проливает свет на раннее развитие этих рыб, поскольку они отошли от своего глубоководного общего предка с акулами.
«Химаэроиды принадлежат где-то рядом с акулами и скатами, но всегда была неуверенность, когда вы ищете их точку эволюционного ветвления глубже во времени», - сказал Майкл Коутс, доктор философии, профессор биологии организмов и анатомии в Университете США. Чикаго, который руководил исследованием.
«Химеры необычны на протяжении долгого периода их летописи окаменелостей», - сказал Коутс. «Из-за этого было трудно понять, как они вообще стали такими, какие они есть. Это открытие проливает новый свет не только на раннюю эволюцию акулоподобных рыб, но и на челюстных позвоночных в целом."
Химеры включают около 50 живых видов, известных в различных частях мира как рыба-крыса, рыба-кролик, акула-призрак, акула Святого Иосифа или слоновая акула. Они представляют собой одно из четырех основных подразделений современного биоразнообразия позвоночных. Эти глубоководные рыбы с большими глазами и зубными пластинами, приспособленными для измельчения добычи, далеки от кровожадных голливудских акул-убийц.
Более 100 лет они очаровывали биологов. «Есть немного морских животных, которые из-за строения и взаимоотношений с другими живыми и вымершими формами вызывают такой же большой интерес для зоологов и палеонтологов, как химероиды», - писал натуралист из Гарварда Сэмюэл Гарман в 1904 году. между химерами, самыми ранними акулами и другими ранними челюстными рыбами в летописи окаменелостей продолжает озадачивать палеонтологов.
Химеры, названные в честь их сходства с мифическим существом, описанным Гомером как «спереди льва, сзади змея, посередине - козел», - необычны. Их анатомия включает черты, напоминающие акул, рыб с лучевыми плавниками и четвероногих, а их форма сформирована затвердевшими кусочками хряща, а не кости. Поскольку они находятся в глубокой воде, они долгое время считались редкими. Но по мере того, как ученые получили технологию, позволяющую исследовать больше океанов, теперь известно, что они широко распространены, но их численность остается неизвестной..
После того, как в 2014 году в журнале Nature было опубликовано исследование, подробно описывающее их крайне медленно эволюционирующие геномы, интерес к химерам резко возрос. Из всех ныне живущих позвоночных с челюстями химеры, казалось, давали наилучшие шансы найти архив информации об условиях, близких к последнему общему предку людей и великой белой акулы.
Как и акулы, тоже зависящие от хрящей, химеры редко окаменевают. Несколько известных окаменелостей ранних химер очень напоминают их ныне живущих потомков. До сих пор эволюционная летопись химероидов состояла в основном из изолированных образцов их характерных гиперминерализованных зубных пластин.
Окаменелость Dwykaselachus решает эту проблему. Первоначально он был обнаружен палеонтологом-любителем и фермером Роем Остуйзеном, когда он вскрыл каменный узел на своей ферме в Южной Африке в 1980-х годах. В первоначальном описании это было названо на основе материала, видимого на сломанной поверхности узла. Он был тщательно заархивирован в Южноафриканском музее в Кейптауне, где его великолепие ждало технологий, способных раскрыть его давно сокрытые тайны.
В 2013 году, когда Институт эволюционных исследований Университета Витватерсранда получил микро-КТ-сканер, доктор Роберт Гесс, партнер Южноафриканского центра передового опыта в области палеонаук и соавтор этого исследования, начал сканирование окаменелостей девонской акулы. в то время как он работал на геологическом факультете Родосского университета. Коутс призвал его исследовать Двакаселахуса.
На поверхности Dwykaselachus казался симмориоидной акулой, причудливой группой акул возрастом более 300 миллионов лет, известных своими необычными шипами на спинных плавниках, некоторые из которых напоминают стреловидные зубцы, а другие - сюрреалистическими гладильными досками.
Компьютерная томография показала, что череп Dwykaselachus был удивительно неповрежденным, одним из очень немногих, которые не были раздавлены во время окаменения. Сканирование также обеспечивает беспрецедентный вид внутренней части черепной коробки.
«Когда я впервые увидел это, я был ошеломлен», - сказал Коутс. «Образец замечательный».
Изображения, как прокомментировал один рецензент, «почти полны данных».
Они показывают ряд контрольных анатомических структур, которые указывают на то, что образец является ранней химерой, а не акулой. Черепная коробка сохраняет детали формы мозга, пути главных черепных нервов и анатомию внутреннего уха. Все это указывает на то, что Двайка принадлежит к современным химерам. Сканирование дает подсказки о том, как эти рыбы начали расходиться со своим общим предком с акулами.
Большое вымирание позвоночных в конце девонского периода, около 360 миллионов лет назад, привело к взрыву хрящевых рыб. По словам Коутса, вместо того, чтобы стать современными акулами, результаты этого исследования показывают, что «большая часть этого нового биоразнообразия была ранними химерами».
«Теперь мы можем сказать, что первой радиацией хрящевых рыб после вымирания в конце девонского периода были химеры в изобилии». - сказал Коутс. «Это противоположно тому, что мы имеем сегодня, когда акулы встречаются гораздо чаще».