Проанализировав состав костей в черепах ископаемых и современных рыб, а также древнейших наземных и современных позвоночных, ученые пришли к выводу, что одна анатомическая особенность, присущая нашему общему предку, навсегда ограничила эволюцию черепов сухопутных животных.
Позвоночные животные «выползли» на сушу довольно поздно, около 380 миллионов лет назад, когда на земле уже росли первые леса и жили многочисленные беспозвоночные. В будущем эти примитивные «рыбы с ногами» дали начало всем современным и ископаемым наземным позвоночным, от амфибий до динозавров и человека.
Однако переход от водной к сухопутной стадии нашей эволюции не прошел бесследно: проанализировав кости черепов более 100 видов современных и ископаемых животных, ученые обнаружили, что у «рыб с ногами» черепа значительно отличались от черепов их предков-рыб, причем не только по количеству костей, но и по сложности их соединений.
Согласно выводам авторов исследования, в черепах наземных позвоночных меньше костей, чем у рыб, но простой их подсчет упускает некоторые важные детали. Чтобы этого избежать, они использовали сетевой анализ, при котором отдельной кости не просто присваивается номер, но и записывается, где в черепе она расположена и с какими другими костями соединяется.
Как итог, проанализировав кости черепов первых четвероногих, их предков и потомков, ученые обнаружили, что у наземных позвоночных структура черепа сложнее: поскольку костей меньше, каждая должна соединяться с большим количеством своих соседей. У современных лягушек и саламандр были самые сложные черепа из всех изученных животных, а у древнейших четвероногих, таких как тиктаалик, череп оказался более «слитным», чем у живших в то же время рыб.
Уменьшение количества костей произошло в то же время, что и выход позвоночных на сушу, и в дальнейшем это значительно ограничило эволюцию их черепов: меньше костей — меньше вариантов их форм и размеров. Если у рыб разных эволюционных линий черепа могут отличаться радикально, у наземных позвоночных они все организованы «по единому плану» — далекое наследие наших общих предков, покинувших воду ради жизни на земле.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.