Окаменелый череп рыбы возрастом 455 миллионов лет раскрывает анатомию, совершенно новую для изучения позвоночных, устраняя пробел в знаниях в 100 миллионов лет.
Результаты, полученные в ходе изучения ордовикской бесчелюстной рыбы Eriptychius americanus, позволяют предположить, что раннее развитие защитного купола мозга позвоночных было более сложным, чем думали ученые.
«Это заполняет серьезный пробел в нашем понимании эволюции черепа всех позвоночных, включая человека», — говорит Ричард Дирден, палеобиолог из Центра биоразнообразия Naturalis в Нидерландах и ведущий автор новой статьи.
Эволюция черепной коробки – важнейшей структуры у всех позвоночных, которая предотвращает раздавливание нежной нервной системы – плохо изучена.
Однако тот факт, что они явно различаются у современных челюстных и бесчелюстных рыб, может дать нам некоторые подсказки.
Главным изменением в истории позвоночных стало развитие челюстноротых, или челюстных позвоночных, из линии бесчелюстных предков. К сожалению, в летописи окаменелостей между самыми ранними позвоночными и современными рыбами существует разрыв: самый ранний из известных сохранившихся трехмерных мозговых черепов позвоночных датируется примерно 100 миллионами лет после появления первых позвоночных.
Бесчелюстные рыбы ордовикского периода — одни из самых ранних позвоночных, обнаруженных на сегодняшний день, но об их анатомии мало что известно из-за отсутствия сочлененных останков. До сих пор так и есть.
«На первый взгляд, Eriptychius — не самое красивое из ископаемых», — говорит Дирден. «Однако, используя современные методы визуализации, мы смогли показать, что здесь сохранилось нечто уникальное: самая старая трехмерная сохранившаяся голова позвоночного в летописи окаменелостей».
Используя рентгеновский метод, называемый компьютерной томографией, Дирден и его коллеги смогли реконструировать в цифровом виде череп Eriptychius из фрагментов кости, которые были обнаружены в матрице горной породы в Хардинг-Сэндстоуне, штат Колорадо, в 1940-х годах.
Их реконструкция показывает, что у Eriptychius был новый подход к скелетированию черепа, который контрастировал с единственной сросшейся черепной коробкой современных челюстных рыб.
Симметричный набор минерализованных хрящей в голове Eriptychius между обонятельной луковицей и областью глаз мог служить защитой мозга и органов чувств.
В некотором смысле это похоже на анатомию живых бесчелюстных рыб, называемых круглоротыми (вспомните миног и миксин), у которых есть полностью связанная хрящевая клетка, удерживающая мозг. Но у Eriptychius эти хрящи не соединены в открытую структуру, а заключают свои структуры отдельно.
Команда считает, что эти хрящи образовались из клеток, отличных от тех, которые присутствуют в хрящах черепных коробок современных бесчелюстных позвоночных.
«Существенная разница между нейро-краниальной анатомией ордовикских Eriptychius как с круглоротыми, так и с челюстноротыми помогает объяснить, почему было так сложно провести прямое анатомическое сравнение черепов двух ныне живущих групп позвоночных», — пишет команда в своей статье.
Таким образом, Eriptychius может представлять собой шаг в эволюции структур, которые отличают мозг от других частей головы.
Исследователи предполагают, что эти особенности черепа могут отражать условия, в которых развились как челюстные, так и бесчелюстные позвоночные. Похоже, что черепная коробка заполняла пространство между внешним скелетом и мозгом у самых ранних челюстных позвоночных.
«Это чрезвычайно захватывающие результаты, которые могут раскрыть раннюю эволюционную историю того, как примитивные позвоночные защищали свой мозг», — говорит палеобиолог Иван Сэнсом из Университета Бирмингема в Великобритании. «Eriptychius americanus, по-видимому, является первым свидетельством существования ряда хрящей, отделяющих мозг от остальной части головы».
Ранее с этим экземпляром не предпринимались попытки реконструкции такого уровня, несмотря на то, что он долгое время находился в музейном хранилище.
«Это исследование подчеркивает важность музейных коллекций и применения новых методов их изучения», — говорит Сэнсом.
ScienceAlert
Источник
