Около 400 миллионов лет назад в пресных водоемах Земли обитало необычное животное, не имевшее челюстей, но оснащенное примитивными грудными плавниками – прообразами наших конечностей. Благодаря обнаружению окаменелости его тела ученые получили возможность впервые изучить процесс эволюции парных плавников у древних рыб.
Галеаспиды, загадочные бесчелюстные рыбы, просуществовали на Земле около 40 миллионов лет, но ученым были известны в основном по черепам. Тяжелые, защищенные толстой броней, они прекрасно сохранялись в горных породах. Долгое время исследователи полагали, что эти рыбы обладали гладкими веретенообразными телами, как современные миноги.
Однако теперь им, вероятно, придется изменить свою точку зрения в связи с обнаружением уникальных окаменелостей: в муниципалитете Чунцин и провинции Хунань на юге Китая обнаружили целые тела пресноводных галеаспид, живших 436 миллионов лет назад. Этот вид назвали туцзяасписом ( Tujiaaspis vividus), по наименованию местного народа, причем видовое название — vividus — это выражение, означающее «полный жизненной силы», и оно указывает на превосходное состояние представленных экземпляров.
Ранее ученые разрабатывали гипотезы о возникновении парных плавников – эволюционных предшественников рук и ног, основываясь на данных сравнительной эмбриологии. Это было связано с тем, что у ископаемых останков парные плавники либо были полностью сформированы, либо отсутствовали, без каких-либо промежуточных форм.
В этот раз палеонтологам сопутствовала удача: на отпечатке тела туцзяасписа отчетливо просматриваются парные выросты, расположенные по бокам тела. Они начинались непосредственно за головным панцирем и тянулись до кончика хвоста, принимая вид тонких складок кожи.
Что интересно, более чем столетие назад ученые уже предполагали, изначально предполагалось, что парные плавники развились из единого плавника, расположенного вдоль всего тела, однако для подтверждения этой гипотезы не хватало палеонтологических данных. Теперь ситуация изменилась, поскольку найдено множество окаменелостей туцзяасписов, что, возможно, предоставило необходимые доказательства.
Впоследствии у рыб сначала сформировались мускулистые грудные плавники, при этом брюшные плавники оставались сросшимися (именно в таком виде они выглядели у костнощитковых рыб), а впоследствии сформировались парные брюшные плавники, аналогичные тем, что наблюдаются у современных акул и карпов.
По имеющимся данным, парные грудные плавники туцзяасписа функционировали как подводные крылья, генерируя подъемную силу без активного участия мышечной системы плавников. Данное эволюционное приспособление оказалось настолько эффективным, что рыбы с боковыми плавниками быстро распространились, вытеснив своих бесплавниковых сородичей, а спустя примерно сто миллионов лет развитие парных плавников стало предпосылкой для появления первых позвоночных, обитавших на суше.
Исследование опубликовано в журнале Nature.