Риба на 400 милиона години разкрива голяма грешка в начина, по който разбирахме еволюцията

Риба, смятана за "капсула на времето" на еволюцията, току-що изненада учените.

Подробна дисекция на целаканта - вид на 400 милиона години, често наричан "жив фосил" - разкрива, че ключови мускули, за които се смята, че са част от ранната еволюция на гръбначните, всъщност са погрешно идентифицирани връзки. Това означава, че може да се наложи да се пренапишат основните предположения за това как гръбначните, включително хората, са еволюирали, за да се хранят и дишат. Откритието коригира десетилетия анатомични грешки, преоформя историята на еволюцията на черепа и носи неочаквани прозрения за нашия собствен далечен произход.

Целакантът е известен като "жива вкаменелост", защото анатомията му се е променила малко през последните 65 милиона години. Въпреки че е една от най-изследваните риби в историята, той продължава да разкрива нова информация, която би могла да промени разбирането ни за еволюцията на гръбначните. Това се разкрива в проучване, публикувано в списание Science Advances от изследователи от Университета в Сао Пауло (USP) в Бразилия и Смитсониънския институт в САЩ.

След повторно изследване на черепната мускулатура на африканския целакант (Latimeria chalumnae), авторите откриват, че само 13% от идентифицираните по-рано еволюционни мускулни нововъведения за най-големите гръбначни линии са точни. Проучването също така идентифицира девет нови еволюционни трансформации, свързани с иновации в храненето и дишането в тези групи.

"В крайна сметка, той [целакантът] е дори по-сходен с хрущялните риби [скатове, химери и химери] и четириногите [птици, бозайници, земноводни и влечуги], отколкото се смяташе досега. И дори по-различен от рибите лъчеперки (Actinopterygii), които съставляват около половината от живите гръбначни", отбелязва Алесио Датово (Aléssio Datovo), професор в Музея по зоология в USP, който ръководи изследването.

Сред еволюционните нововъведения, погрешно идентифицирани като налични при целакантите, са мускулите, отговорни за активното разширяване на букофарингеалната кухина, която се простира от устата до фаринкса. Този набор от мускули е пряко свързан с улавянето на храна и дишането. Проучването обаче показва, че тези предполагаеми мускули при целакантите всъщност са връзки, които са структури, неспособни на свиване.

Лъчеперките (Actinopterygii) и ръкоперките (Sarcopterygii) са се отделили от общ прародител преди приблизително 420 милиона години. Ръкоперките (Sarcopterygii) включват риби като целаканти и белодробни риби, както и всички други четириноги, тъй като са еволюирали от един воден прародител. Те включват бозайници, птици, влечуги и земноводни.

При лъчеперките като например аквариумния шаран, е лесно да се види как устата се движи, за да засмуче храна. Тази способност дава на лъчеперките значително еволюционно предимство - днес те съставляват около половината от всички живи гръбначни животни.

Това е фундаментална разлика от другите риби, като целакантите и акулите, които се хранят предимно чрез захапване на плячката си.

"В предишни изследвания се предполагаше, че този набор от мускули, които биха осигурили по-голям всмукателен капацитет, е наличен и при целакантите и следователно би еволюирал в общия прародител на костните гръбначни, което сега показваме, че не е вярно. Това се е появило едва поне 30 милиона години по-късно, в общия прародител на живите риби лъчеперки", посочва Датово.

Малко история

Целакантите са изключително редки риби, които живеят на около 300 метра под повърхността на водата и прекарват дните си в подводни пещери.

Една от причините, заради които са се променили толкова малко след изчезването на динозаврите, е че имат малко врагове - хищници и живеят в относително защитена среда. Това е довело до бавни промени в генома им, както е показано в проучване от 2013 г., публикувано в списание Nature.

Целакантите са били известни за първи път само от вкаменелости отпреди около 400 милиона години. Едва през 1938 г. е открит жив екземпляр, за голямо учудване на учените. През 1999 г. в азиатски води е открит друг вид (Latimeria chalumnae).

Поради рядкостта на екземплярите в музеите, изследователи от USP и Националния природонаучен музей към института Смитсониън е трябвало да положат упорити усилия, за да намерят институция, готова да предостави животни за дисекция.

Музеят "Фийлд" в Чикаго и Институтът за морски науки към Вирджиния, и двата в Съединените щати, най-накрая се съгласяват да предоставят по един екземпляр.

Дисекция не означава унищожаване

"Противно на това, което може да изглежда, дисектирането на екземпляр не означава унищожаването му, стига да е направено правилно", посочва Датово.

Изследователят, който провежда този тип изследвания повече от 20 години, е прекарал шест месеца в разделяне на всички мускули и черепни кости на целаканта. Тези структури сега са запазени и могат да бъдат изучавани поотделно от други учени, което елиминира необходимостта от дисекция на ново животно.

Разглеждането на всеки мускул и нерв от първа ръка позволява на авторите да идентифицират със сигурност какво всъщност се намира в главата на целаканта, да посочат неописани досега структури и да коригират грешки, повтаряни в научната литература в продължение на повече от 70 години.

"В литературата имаше много противоречия. Когато най-накрая успяхме да разгледаме образците, открихме повече грешки, отколкото си бяхме представяли. Например, 11 структури, описани като мускули, всъщност бяха връзки или други видове съединителна тъкан. Това има драстични последици за функционирането на устата и дишането, защото мускулите извършват движение, докато връзките само го предават", обяснява изследователят.

Поради позицията на целакантите в дървото на живота на гръбначните, откритието влияе върху разбирането ни за еволюцията на черепа при всички други големи групи гръбначни.

С тази информация изследователят използва триизмерни микротомографски изображения на черепите на други групи риби, както изчезнали, така и живи. Тези изображения са предоставени от други изследователи, които изучават анатомията на рибите, когато извършват 3D сканирания.

От изображения на черепните кости на други риби от напълно изчезнали родове, Датово и екипът му успяват да направят извод къде биха се вписали мускулите, открити в целакантите, изяснявайки еволюцията на тези мускули при първите челюстни гръбначни. В бъдеща работа Датово възнамерява да анализира приликите с мускулите на четириногите, като земноводни и влечуги.

Справка: Aléssio Datovo, G. Johnson. Coelacanths illuminate deep-time evolution of cranial musculature in jawed vertebrates. Science Advances, 2025; 11 (18) DOI: 10.1126/sciadv.adt1576

Източник: New examination of fish considered a ‘living fossil’ changes our understanding of vertebrate skull evolution, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo

Още по темата

05/11/2024

Животът

Открити са останки от гигантска риба на 380 милиона години. "Живият фосил", целакантът, е неин потомък

08/12/2022

Животът

Фосил на голям юрски целакант е открит в Англия

21/06/2021

Животът

Рибите "живи фосили" целакант могат да живеят до 100 години, установяват учени

11/02/2021

Животът

Живият фосил, целакантът, се оказа не съвсем вкаменелост