Сотни миллионов лет назад на Земле обитали существа, кардинально отличающиеся от современных. Даже водные обитатели, имевшие «рыбье» строение, были устроены иным образом. К ним относятся остракодермы, в том числе группа более ранних гетеростраков (разнощитковых). В новой работе, опубликованной в Paleontology, ученые исследовали механические характеристики их ротового аппарата. Исследования показали, что, несмотря на отсутствие челюстей, они активно перерабатывали пищу, не ограничиваясь фильтрацией мелких частиц из воды.
До того, как появились организмы, знакомые нам сегодня, эволюция экспериментировала с различными формами жизни. Большинство из них впоследствии исчезли и не имеют современных аналогов. Это затрудняет поиск их родственных связей и интерпретацию физиологии, а также образа жизни.
Остракодермы представляют собой разнообразную группу рыбоподобных организмов, обитавших в палеозойских морях и пресноводных водоемах. Их тела были защищены массивной «бронёй» спереди, покрывавшей значительную часть туловища. Благодаря особой форме, напоминающей «крылья», животное могло плавать, используя подъемную силу и движения хвоста, даже несмотря на отсутствие парных плавников.
Остракодерм относят к бесчелюстным позвоночным. В отличие от бесчерепных вроде ланцетника они уже имели череп, но еще не приобрели челюстей как у большинства современных позвоночных. Исключение составляют ныне живущие круглоротые (миноги и миксины) — жалкие остатки былого разнообразия бесчелюстных.
Считается, что древние «бронированные прото-рыбы» именно эти факторы и стали отправной точкой для эволюции челюстноротых. В то же время, родство остеодерм с круглоротыми в настоящее время вызывает вопросы. Не менее таинственны их способы питания — считается, что они могли быть фильтраторами или питаться детритом (разлагающимися органическими веществами, находящимися на дне).
Авторы новой статьи в журнале Paleontology решили разобраться с тем, как использовали свой замысловатый ротовой аппарат остракодермы из группы птераспид. Они изучили остатки двух видов — Loricopteraspis dairydinglensis и какого-то из птерасписов (Pteraspis sp.). Оба были обнаружены в породах нижнего девона Великобритании. Выбор животных связан с тем, что их ротовые пластинки находили чаще и достаточно подробно исследовали.
Используя метод конечных элементов, ученые проанализировали механические свойства ротового аппарата птераспид, исследовав его микроструктуру и особенности костной ткани. Данный вычислительный подход позволяет определить, как деформируется тело.
Показано, что существует взаимосвязь между уровнем механического стресса, в особенности сжатия, и количеством костной ткани. Области ротового аппарата гетерострака, подвергавшиеся более высоким нагрузкам в процессе жизни, характеризовались большим количеством окостеневшей ткани. Наиболее отчетливо эта взаимосвязь проявилась в области характерного крюка ротовой пластинки. Наибольшему амортизационному воздействию подвергались обращенная назад поверхность и передний конец этой области. Таким образом, именно эти участки испытывали наибольшее трение о другие структуры полости рта и пищу.
Характерные признаки износа костей свидетельствуют о том, что древнее животное активно использовало жесткие придатки своего рта. Таким образом, палеонтологи отвергли распространенные взгляды на гетеростраков как фильтраторов. Их ротовой аппарат гораздо лучше подходил для питания падалью или по крайней мере органическими остатками на дне.