Главная  Информация для покупателей  Новости науки  Изучение мелководья океана раскрывает тайны эволюции рыб

Изучение мелководья океана раскрывает тайны эволюции рыб

27 октября 2018


Коралловые рифы представляют собой места огромного биоразнообразия, но, возможно, они не являются тем, где все это разнообразие началось. Палеобиологи показывают, что первая древняя рыба, возможно, была диверсифицирована в более мелководных зонах, расположенных около берега.

Первыми позвоночными на Земле были рыбы, и ученые полагают, что они впервые появились около 480 миллионов лет назад. Объективные ископаемые данные с этого времени являются обрывочными, идентифицированы только небольшие фрагменты. Однако ископаемые находки, датируемые 420 миллионами лет назад, изобилуют рекордным разнообразием видов рыб, при том, останки часто находятся вместе.

«Где они были раньше? Этот вопрос долго не давал покоя ученым», — говорит Лорен Саллан, палеобиолог из Университета Пенсильвании. «Где они прятались? Каково было их экологическое происхождение?» Лорен Саллан и Джанс Сансом из Бирмингемского университета и их коллеги первыми представили ответ на этот вопрос в последнем номере журнала «Science». Этим местом, по мнению ученых, являются районы приливно-отливных зон, литоралей или мелкие лагуны. «В современном понимании биоразнообразия рыб коралловые рифы настолько важны, что мы предполагаем, что существует древняя связь между рыбами и рифами, восходящая к их истокам», — говорит Саллан. «Но десятилетия поиска в таких местах, как Cincinnati Arch (поднятие Цинциннати), абсолютно ни к чему не привели». «В противоположность этим бесплодным изысканиям, наша работа показывает, что почти все классы позвоночных животных, начиная с самых древних остракодерм или щитковых (лат. Ostracodermi, группа палеозойских бесчелюстных с хорошо развитым экзоскелетом, панцирем из крупных костных пластин или мелких чешуй), акул и наших с вами собственных предков, все они зародились рядом с берегом, далеко от рифов. Также, как и древние, новые группы также появлялись на береговой линии». Находки помогают объяснить важные особенности летописи окаменелостей, например, то, почему так мало ископаемых остатков рыб найдено неповрежденными, скорее всего, волновые удары, столь характерные для мелководного района, разрывали их на крошечные фрагменты. Это также помогает ученым понять, почему в процессе эволюции какие-то группы рыб перешли из океана в пресную воду и стали пресноводными рыбами, а другие эволюционировали в ранних тетрапод (четвероногообразных), наземных позвоночных. «Они часто отправлялись к пресной воде, что является почти неопровержимым доказательством того, что им было необходимо находиться близко к берегу, чтобы делать это», — говорит Саллан. Именно то, где точно возникли позвоночные, и где они разделялись на классы, диверсифицировали, было предметом жарких дебатов в палеонтологии. Некоторые группы ископаемых середины палеозойской эры могут многое рассказать о происхождении пресноводных рыб, а другие указывают на места, где зародились глубоководные океанические виды, третьи на виды из других сред обитания. Еще больше усложняет ситуацию, то что история происхождения биоразнообразия позвоночных казалась незыблемой: они диверсифицированы у коралловых рифов, и в конечном итоге их потомки впоследствии стали обитать либо на мелководье, либо в глубоких водах. Саллан, Сансом и их коллеги для решения вопроса о происхождении позвоночных использовали метод «больших данных». «Огромным подспорьем в летописи окаменелостей для нас является то, что мы часто имеем возможность изучать останки рыб в „контексте“, так как находим их в среде, где они жили», — говорит Саллан. «Хроматография или другое исследование камня, в котором они хранились, расскажет нам об их окружении при жизни, будь то риф, мелководье, глубоководье, русло реки или озеро». Соединив эти «контексты» сред обитания с тем, что уже известно о родословной позвоночных начиная с середины Палеозоя, от 480 до 360 миллионов лет назад, исследователи создали базу данных, в которой было зарегистрировано 2728 древних окаменелостей челюстных и бесчелюстных рыб. «Это действительно огромный набор новых данных», — говорит Саллан. Затем команда восстановила недостающую в летописи окаменелостей информацию, используя математическое моделирование, позволяющее им делать прогнозы относительно среды обитания, в которой возникли предки различных групп позвоночных. «Для позвоночных мы определили, что они происходят из достаточно ограниченной области океанского мелководья», — говорит Саллан. «И они оставались в этой области после своего появления достаточно долго». Пока они обитали на мелководье, они приобрели множество полезных черт, которые позволили им конкурировать с другими животными в общей среде обитания. Исследователи отметили, что многие из этих групп хорошо подходят для жизни на морских глубинах, это придонные виды, или для свободного глубоководного плавания. Подобная дивергенция наблюдается и у современных рыб, таких, например, как колюшки, которые в более поздние времена эволюционируют от общего предка в придонную или свободноплавающую формы.

Однако никто не проводил аналогичного комплексного исследования живущих видов позвоночных. «Одна из вещей, которую мы хотим понять, это останутся ли мелководья биологической помпой, которая сможет запитывать рифы», — говорит Саллан. Если бы это было так, то у нас есть хоть какое-то утешение перед лицом массового отмирания рифов по всему миру; возможно, мелководье будет оставаться колыбелью диверсификации рыб, позволяя сохранить биоразнообразие, несмотря на скудность обитания современных рифов.

Другая информация

22 августа
Новая модификация углерода: ученые синтезировали карбоновое кольцо

Ученым-химикам из Великобритании и Швейцарии удалось обнаружить и синтезировать новую модификацию углерода, которая представляет собой кольцо, состоящее из восемнадцати атомов.

19 августа
Ученые обнаружили около 4 тысяч новых белковых семейств человеческого мегагенома

Большая часть белковых семейств, которых обнаружили ученые, оказалась не представлена в базе данных.

16 августа
Ядерная медицина и тераностика

С помощью препаратов ядерной медицины можно осуществлять не только диагностику раковых опухолей, но и проводить терапию.

12 августа
Ученые могут управлять светом благодаря наноматериалам нового поколения

В 2003 году стало возможным провести серию экспериментов, в результате которых ученым удалось подтвердить теорию Веселова о существовании веществ с отрицательным рефракционным показателем.

08 августа
Гусеницы вырабатывают секрет, способный нейтрализовать ядовитый растительный сок

Ученые изучили химический состав секрета гусениц мотыльков Theroa zethus.

Вся информация