Рыбоног опередил четверонога
Постепенное изменение двигательной функции, завершившееся возникновением четвероногих, было обусловлено четырьмя важнейшими событиями – постепенным переходом к сухопутному образу жизни с опорой на твердую поверхность, развитием суставов, фиксацией возвратно-поступательного движения конечностей и использованием задних конечностей в качестве толчковых.
Угреообразная форма тела и маленькие, слабые, совсем не похожие на «конечности» плавники бурого африканского протоптера, двоякодышащей рыбы из класса лопастеперых, с теми девонскими эпохальными событиями, сыгравшими ключевую роль в зарождении нового класса живых существ, не вызывают решительно никаких ассоциаций. Однако способ, каким эта рыба передвигается по дну, внимательно изученный биологами из Чикагского университета, может внести существенную поправку в эволюционную картину, описывающую выход рыб на сушу,
Как показал анализ, методика и результаты которого опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences, африканский протоптер использует свои маленькие плавники, которые совершенно не годятся для передвижения в толще воды, не только для того, чтобы приподнимать тело над дном, но и чтобы по нему ходить, отталкиваясь плавниками от его поверхности с помощью возвратно-поступательных движений. То, что протоптер именно ходит по дну, а не плавает, помогая себе плавниками, показали соответствующие расчеты синхронной и асинхронной работы плавников, сделанные с помощью координатной сетки и видеокамеры.
Ранее подобного рода двигательно-опорная локомоция – поддержание тела на весу и возвратно-поступательное движение конечностями – считалась оригинальным изобретением древних четвероногих, которые появились позже, чем предки протоптера лопастеперые рыбы.
Похоже, что «ходьба» – не следствие адаптации лопастеперых к сухопутному образу жизни, а типичный для подобных рыб способ передвижения под водой, который использовался предками четвероногих («рыбоногами» типа тиктаалика) и для передвижения по суше, считают авторы статьи. В свою очередь окаменелые следы, считавшиеся ранее следами древних сухопутных тетраподов, могли быть оставлены не первыми ходячими четвероногими, а лопастеперыми рыбами.
«Мы обнаружили, что обитающие в воде рыбы с совершенно другой, отличной от тетраподов морфологией могут оставлять следы, подобные следам четвероногих»,
комментирует результаты исследования одна из авторов статьи профессор Мелина Хэйл.
Несмотря на то, что протоптеры – родственники древних лопастеперых, от которых произошли наземные позвоночные, изучить способы, с помощью которых эти рыбы, проводящие много времени на дне, а также в специальных глубоких гнездах, вырываемых в глине на время засухи, никому в голову не приходило. К удивлению биологов протоптер оказался настоящей рыбой-пешеходом, умеющей совершать не только толкательные движения одновременно двумя задними плавниками, но и возвратно-поступательные попеременно одним и другим задним плавником – в точности как это делают сухопутные четвероногие.
Однако, в отличие от последних, передние «конечности» протоптера, несмотря на то, что они почти не отличаются от задних плавников, в «пешеходном» движении не участвуют.
В воде переднюю часть тела двоякодышащей рыбы облегчают расположенные здесь легкие, наполненные воздухом, и двух задних «плавников-ног» вполне достаточно, чтобы и удерживать тело на весу, и передвигаться по дну. Базовая толкательная функция задних конечностей сохранилась также и у четвероногих, передние же конечности, когда лопастеперые стали проводить все больше времени на суши, стали играть вспомогательную двигательную функцию.
Таким образом, заключают авторы статьи, приспособления, необходимые для перехода из воды на сушу могли появиться задолго до того, как ранние рыбы-тетраподы сделали первые шаги по земле, а лопастеперые предки протоптера и четвероногих расхаживали по дну за миллионы лет до появления суставчатых конечностей и первых сухопутных животных.