Некоторые целаканты, рыбы, обитавшие 240 миллионов лет назад, использовали свои органы дыхания не только для дыхания, но и для восприятия звуков, распространяющихся в водной среде. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на эволюцию сенсорных систем у позвоночных.
Целакантообразные, также известные как целаканты, представляют собой отряд лопастеперых рыб, который долгое время считался полностью исчезнувшим. Однако в середине и конце XX века были случайно обнаружены два вида латимерий, что стало настоящим сюрпризом для науки. Целаканты имеют более тесную связь с наземными позвоночными, чем с другими рыбами. Если современные виды обитают на значительных глубинах и используют только жабры для дыхания, то их предки, существовавшие около 240 миллионов лет назад, обладали более широким разнообразием форм и занимали различные среды обитания.
Вероятно, именно поэтому функции некоторых анатомических особенностей ископаемых целакантов остаются не до конца понятными для биологов. Наиболее загадочными являются крупные окостеневшие камеры, обнаруженные в брюшной полости и покрытые костными пластинами, сложенными наподобие черепицы. Считается, что при жизни этих рыб камеры содержали газ.
Обнаружение крошечного рудиментарного легкого, покрытого минерализованными пластинами, у одного из ныне существующих видов латимерий, побудило ученых к предположению, что увеличенные камеры в брюшной полости вымерших целакантов представляли собой адаптацию к дыханию атмосферным воздухом, и поэтому их называют окостеневшими легкими. Кроме того, некоторые исследователи считают, что эти камеры могли выполнять две функции: служить органами дыхания и обеспечивать слух.
Для исследования этой перспективы международная группа ученых опубликовала статью, в которой опубликована в журнале Communications Biology, исследовала окаменелости, относящиеся к двум видам целакантов Graulia branchiodonta и Loreleia eucingulata. Эти рыбы обитали в триасовом периоде, около 240 миллионов лет назад, на территории современной Лотарингии, расположенной на востоке Франции).
Изучение окаменелостей проводилось в Европейском синхротронном центре, расположенном в Гренобле. Благодаря этому ускоритель частиц обеспечил возможность рассмотреть внутреннюю структуру окаменелостей с точностью до микрометра. На полученных изображениях впервые были обнаружены ранее неизвестные крыловидные костные образования, располагавшиеся сверху и снизу от краев окостеневшего легкого в его передней части.
Изучение строения органов слуха эмбрионов современных целакантов показало наличие канала, который связывает органы слуха и равновесия, находящиеся по обеим сторонам черепа.
На основании этих данных ученые выдвинули гипотезу о том, что крыловидные отростки служили для передачи звуковых колебаний от окостеневшего легкого к внутреннему уху по каналу, заполненному перелимфой (жидкостью, окружающей клетки). Следовательно, эти структуры совместно формировали полноценную систему восприятия, позволявшую целакантам слышать звуки в водной среде.
«Предложенная нами гипотеза опирается на сопоставления с современными пресноводными видами рыб, например, с карпом или сомом. У этих рыб имеется структура, называемая аппаратом Вебера, которая связывает плавательный пузырь с внутренним ухом. Данная система позволяет им улавливать подводные звуковые колебания и, как следствие, слышать в воде. Плавательный пузырь, содержащий газ, играет ключевую роль в обнаружении этих волн, которые иначе не смогли бы воздействовать на тело рыбы», — объяснил Первым автором исследования является Луиджи Мануэлли, сотрудник Женевского университета, расположенного в Швейцарии.
Ученые отмечают, что подобная анатомическая черта на данный момент известна только у двух видов древних целакантов, однако, вероятно, она была свойственна и другим видам, обладавшим окостеневшим легким. Поскольку предки современных целакантов в процессе эволюции приспосабливались к жизни в глубоководных морских условиях, их легкие уменьшались, что сделало эту структуру излишней.
Учёные отметили, что некоторые структуры, относящиеся к внутреннему уху, всё же присутствуют. Эти анатомические остатки предоставляют ценные сведения об эволюционном развитии целакантов и, возможно, о развитии наших водных предков, по мнению авторов исследования.