Окаменелость древней рыбы раскрывает эволюционное происхождение человеческой руки

Древняя окаменелость рыбы Elpistostege, найденная в Мигуаше, Канада, открыла новое понимание того, как человеческая рука развилась из рыбьих плавников.

Древняя окаменелость рыбы Elpistostege, найденная в Мигуаше, Канада, открыла новое понимание того, как человеческая рука развилась из рыбьих плавников.

Окаменелость древней рыбы раскрывает эволюционное происхождение человеческой руки
Полный образец в виде сверху. Масштабная линейка, 1 м. б — рисунок Camera lucida посткраниальной анатомии образца; грудные плавники показаны в их положении, хотя они видны только снизу. в, Реконструкция. an.fi, анальный плавник; cau.fi, хвостовой плавник; op, оперкулярный; pec.fi, грудной плавник; pel.fi, брюшной плавник. © Природа

Международная группа палеонтологов из Университета Флиндерса в Австралии и Университета Квебека в Римуски в Канаде обнаружила, что образец рыбы выявил недостающее эволюционное звено в переходе от рыбы к четвероногим, поскольку рыба начала совершать набеги на такие места обитания, как мелководье и суша, во время Поздний девонский период миллионы лет назад.

Эта полная рыба длиной 1.57 метра демонстрирует полный скелет руки (грудного плавника) впервые среди эльпистостегальных рыб. Используя компьютерную томографию с высокой энергией, скелет грудного плавника выявил наличие плечевой кости (рука), лучевой и локтевой костей (предплечье), рядов запястья (запястье) и фаланг, организованных в виде пальцев (пальцы).

По словам Джона Лонга, стратегического профессора палеонтологии Университета Флиндерса, обнаружение полного образца четвероногой рыбы под названием Elpistostege раскрывает необычайно новую информацию об эволюции руки позвоночных.

«Это первый случай, когда мы однозначно обнаружили пальцы, запертые в плавнике с плавниковыми лучами, у какой-либо известной рыбы. Сочленяющиеся пальцы в плавнике похожи на кости пальцев рук большинства животных».

«Это открытие отодвигает происхождение пальцев у позвоночных на уровень рыб и говорит нам о том, что паттерн руки позвоночных был впервые разработан глубоко в эволюции, как раз перед тем, как рыбы покинули воду», — сказал профессор Лонг.

Профессор Джон Лонг с окаменелостью рыбы Elpistostege, найденной в Мигуаше, Канада.
Профессор Джон Лонг с окаменелостью рыбы Elpistostege, найденной в Мигуаше, Канада. © Университет Флиндерса | Добросовестное использование

Эволюция рыб в четвероногих – четвероногих позвоночных, к которым принадлежит человек, – была одним из самых значительных событий в истории жизни.

После этого позвоночные (позвоночные животные) смогли покинуть воду и завоевать сушу. Чтобы завершить этот переход, одним из наиболее значительных изменений стала эволюция рук и ног.

Кости этой древней рыбы по сравнению с человеческими.
Кости этой древней рыбы по сравнению с человеческими. © Джон Лонг

Чтобы понять эволюцию от рыбьего плавника к конечности четвероногих, палеонтологи изучают окаменелости лопастных рыб и четвероногих среднего и верхнего девона (393–359 миллионов лет назад), известных как «эльпистостегалы».

К ним относится известный тиктаалик из арктической Канады, известный только по неполным экземплярам.

Соавтор Ричард Клотье из Университета Квебека в Римуски говорит, что за последнее десятилетие окаменелости, свидетельствующие о переходе от рыбы к четвероногим, помогли лучше понять анатомические преобразования, связанные с дыханием, слухом и питанием, когда среда обитания изменилась с воды на сушу. на земле.

«Происхождение пальцев связано с развитием у рыб способности выдерживать свой вес на мелководье или во время коротких выходов на сушу. Увеличенное количество мелких костей в плавнике позволяет большему количеству плоскостей гибкости распределять вес по плавнику».

Окаменелость древней рыбы раскрывает эволюционное происхождение человеческой руки
а, б — Сравнение анатомии эндоскелета грудной конечности (а) и плечевой кости (б) стеблевых четвероногих рыб (Panderichthys, Tiktaalik и Elpistostege) и раннего четвероногого (Tulerpeton). Проксимодистальные ряды радиальных или цифр обозначены цветом в соответствии со схемой на рис. 4. Красные стрелки в b указывают на экэпикондил. Данные Пандерихтиса взяты из исх. 13; Данные тиктаалика взяты из исх. 4; Данные Acanthostega взяты из исх. 26; данные Tulerpeton взяты из исх. 31. Изображения в b изменены из исх. 49. арт.сф, суставные поверхности; lat.dor, гребни прикрепления широчайших мышц спины; sup.rid, супинаторный гребень; rd.ext, область прикрепления радиальных разгибателей; scap-hum., место прикрепления лопатки и плечевых мышц. © Природа

«Другие особенности, выявленные исследованием в отношении структуры плечевой кости или плечевой кости, которые также демонстрируют наличие общих черт с ранними амфибиями. Elpistostege не обязательно является нашим предком, но он ближе всего к истинному «переходному ископаемому», промежуточному звену между рыбами и четвероногими».

Elpistostege был крупнейшим хищником, обитавшим в мелководной морской и эстуарной среде обитания в Квебеке около 380 миллионов лет назад. Во рту у него были мощные острые клыки, поэтому он мог питаться несколькими более крупными вымершими кистеперыми рыбами, найденными окаменевшими в тех же отложениях.

Первоначально Elpistostege был назван по небольшой части крыши черепа, найденной в содержащих окаменелости скалах национального парка Мигуаша в Квебеке и описанной в 1938 году как принадлежащая раннему четвероногому.

Еще одна часть черепа этого загадочного зверя была найдена и описана в 1985 году, что свидетельствует о том, что это действительно продвинутая рыба с кистеперыми плавниками. Замечательный новый полный образец Эльпистостеге был обнаружен в 2010 году.


Исследование, первоначально опубликованное в журнале Природа, 18 Март 2020.