Известно, что жабры позволяют многим видам животных дышать под водой, однако у них есть и дополнительная функция — регулировать ионный и pH-баланс в крови, как это делают почки. Изначально ученые полагали, что эти функции жабр возникли и развивались параллельно, но теперь они пересмотрели свои взгляды.
Червеобразные предки всех современных позвоночных, от рыб до человека, впервые появились около 500 миллионов лет назад, когда вся жизнь на Земле еще плавала в море. У этих существ примитивные жабры переняли на себя функцию дыхания, которую ранее выполняла кожа. Ученые предполагали, что именно такой переход позволил мелким существам стать крупнее и активнее, дав начало первым рыбам.
Но что, если первоначальной функцией жабр была не интенсификация дыхания, а выделение? Ведь почек у тех древних организмов все еще не было, водно-солевой и pH-баланс крови поддерживался через кожу, так что появление специализированных органов могло помочь эффективнее регулировать состав крови.
Чтобы поставить точку в этом вопросе, исследователи изучили функции кожи и жабр у трех животных: миног, ланцетников и кишечнодышащих. Миноги относятся к позвоночным, ланцетники — к хордовым (у них есть внутренний стержень, или хорда, но нет настоящего позвоночника), а кишечнодышащие — к полухордовым.
Все эти животные отражают различные этапы эволюционного развития позвоночных, что позволяет использовать их как упрощенную модель. Функцию дыхания жабры выполняют только у миног, а вот функцию выделения ионов — у всех трех животных, так что, скорее всего, первоначально они служили именно для поддержания баланса ионов в крови.
Получается, поначалу все жабры служили нашим предкам органом выделения. Вероятно, жабры переняли на себя функцию газообмена по мере увеличения размеров тела и повышения активности, то есть с появлением ближайших предшественников современных рыб.
Исследование опубликовано в журнале Nature.