Древние бесчелюстные активно использовали свой ротовой аппарат при питании
Международная группа исследователей опровергла представление о том, что древние бесчелюстные были пассивными фильтраторами. Изучение окаменелостей показало, что эти существа активно перерабатывали пищу с помощью сложного ротового аппарата.
Загадка древних рыб
Прежде чем эволюция создала знакомых нам представителей животного царства, она перепробовала множество других конструкций. Многие из них затем полностью вымерли и не имеют современных аналогов. К таким удивительным существам относятся остракодермы − своеобразные рыбообразные организмы, населявшие палеозойские моря и пресные воды.
Спереди они имели массивную "броню", которая защищала большую часть тела. Её форма создавала подъемную силу при движении, позволяя животному эффективно плавать даже без парных плавников. Но самое интересное в их строении − это ротовой аппарат.
Между ланцетником и акулой
Остракодермы относят к бесчелюстным позвоночным. В отличие от примитивных бесчерепных вроде ланцетника они уже имели череп, но еще не приобрели челюстей как у большинства современных позвоночных. Единственные ныне живущие бесчелюстные - миноги и миксины - лишь жалкие остатки былого разнообразия этой группы.
"Долгое время считалось, что эти древние существа были пассивными фильтраторами, просеивающими планктон из воды", - рассказывает ведущий автор исследования Мадлен Гроганц из Бристольского университета. "Однако наше исследование показало, что они были способны к гораздо более активному питанию".
Под микроскопом и в компьютере
Ученые изучили окаменелые остатки ротовых пластинок двух видов птераспид - представителей остракодерм, живших в раннем девоне (около 419-393 миллионов лет назад). Образцы были найдены в отложениях на территории современной Великобритании.
Исследователи применили целый арсенал современных методов:
- Синхротронную рентгеновскую томографию для изучения внутренней структуры окаменелостей
- Компьютерное моделирование механических нагрузок
- Анализ микроструктуры костной ткани
- Изучение следов износа на поверхности пластинок
Кости рассказывают правду
Результаты оказались неожиданными. В областях ротовых пластинок, испытывавших наибольшие механические нагрузки, костная ткань была заметно плотнее. Особенно это проявлялось в крючковидных окончаниях, которые, вероятно, активно контактировали с пищей.
"Это классический пример адаптивного ремоделирования кости под действием нагрузки", - объясняет соавтор исследования Эмили Рэйфилд. "Подобное явление мы наблюдаем и у современных позвоночных - кость уплотняется там, где испытывает регулярное механическое воздействие".
Следы древней трапезы
На боковых пластинках ротового аппарата обнаружены характерные следы износа, указывающие на регулярный контакт с твердым субстратом. Это говорит о том, что рыбы вели придонный образ жизни и активно искали пищу на дне водоемов.
"Характер износа совершенно не случаен", - отмечает Филип Донохью, один из авторов работы. "Он сконцентрирован именно в тех местах, где мы и ожидали увидеть следы контакта с пищей и грунтом при активном питании".
Переписывая историю эволюции
Исследование, опубликованное в журнале Palaeontology, заставляет пересмотреть некоторые представления об эволюции позвоночных. Традиционно считалось, что активные способы добычи пищи появились относительно поздно, уже после возникновения челюстей.
Теперь мы видим, что даже самые ранние позвоночные могли активно перерабатывать пищу. Вероятно, они подбирали органические остатки со дна или питались падалью, используя свой своеобразный ротовой аппарат как эффективный инструмент для измельчения пищи.
"Это исследование показывает, насколько сложным и разнообразным был мир древних позвоночных", - заключает Гроганц. "И напоминает нам, что эволюция часто находит неожиданные решения фундаментальных биологических задач".
Работа также демонстрирует, как современные методы исследования позволяют получить новую информацию из давно известных окаменелостей, проливая свет на образ жизни существ, населявших Землю сотни миллионов лет назад.
Finite element and microstructural analyses indicate that pteraspid heterostracan oral plate microstructure was adapted to a mechanical function
Madleen Grohganz et al.
doi: 10.1111/pala.12733