Смелый эксперимент, призванный подтвердить родство современных четвероногих с древними рыбообразными предками, предприняли сотрудники канадского университета Оттавы. Они вытащили африканскую рыбку Polypterus senegalus из воды и поселили во влажном террариуме. Вскоре рыбки освоили передвижение по суше с помощью мускулистых плавников и начали развивать другие чисто тетраподные адаптации.
Эволюция древних рыб, выбравшихся из воды на сушу и давших начало современным наземным позвоночным, происходила около 400 млн лет назад и считается одним из важнейших поворотных моментов в истории царства животных. Плавники этих рыб дали начало крыльям, ластам и лапам всех остальных вымерших и современных тетрапод. Но каким образом было совершено переселение на сушу, до сих пор остается загадкой. Немного лучше представить себе этот процесс попыталась эволюционный биолог Оттавского университета Эмили Станден.
Чтобы воскресить события, которые могли происходить во времена силурийского периода, она решила поставить эксперимент на африканском многопере (Polypterus senegalus), обладающем мощными плавниками и способном дышать атмосферным воздухом. Несмотря на определенное сходство с кистеперыми и двоякодышащими, полиптерус принадлежит ко вполне прогрессивному классу лучеперых рыб (Actinopterygii), обладая при этом рядом консервативных признаков вроде ганоидной чешуи и плавательного пузыря, используемого в качестве органа дыхания.
Суть эксперимента сводилась к тому, чтобы вытащить полиптеруса из привычной среды обитания и заставить жить на суше. По итогам восьми месяцев работ эксперимент был признан состоявшимся, а полиптерус – оправдавшим возлагаемые на него надежды. «Главной трудностью, с которой мы столкнулись, было как, черт возьми, сохранить рыбу живой в сухопутной обстановке на протяжении нескольких месяцев, – призналась Станден. – Мне пришлось разработать и построить в аквариуме платформу, погруженную на несколько миллиметров в воду, чтобы тело рыб оставалось влажным. Кроме того, мы использовали разбрызгиватели наподобие тех, которыми в продуктовых магазинах освежают овощи».
Полиптерус, проведший в таких полуназемных условиях несколько месяцев, заметно отличался от оставшейся в воде контрольной группы. Он старался держать голову выше, а плавники – прижатыми к телу плотнее. Кроме того, он чаще передвигался с помощью «шагов» плавниками, чем извиваясь всем телом, как обычные рыбы. Скелет и мускулатура «наземного колониста» также изменились, позволяя более эффективно двигаться по земле.
«Я была очень удивлена, когда рыбы прожили несколько месяцев в таких условиях и остались в живых. Ведь с самого начала этот эксперимент выглядел авантюрой: разве может рыба выжить, будучи вытащена на сушу?» – призналась Станден, защитившая по ходу дела докторскую диссертацию. В итоге канадские ученые сделали вывод, что полиптерусы намного более эволюционно пластичны, чем это считалось ранее. Именно этим объясняются различия в индивидуальном развитии рыб, живших в воде и на суше.
Учитывая некоторое сходство Polypterus senegalus и ранними тетраподами, можно предположить, что общий предок современных четвероногих обладал не меньшей пластичностью, чем полиптерусы. «Рыба, настолько способная к изменениям строения и образа жизни, что смогла выйти на сушу, оказывалась в новой среде обитания, с низкой конкуренцией и обильными пищевыми ресурсами, представленными насекомыми и растениями», – говорит Станден, объясняя движущие силы, толкавшие ранних тетрапод на сушу в отсутствие канадских экспериментаторов.
Статья Developmental plasticity and the origin of tetrapods опубликована журналом Nature
Doi: 10.1038/nature13708
