Ученые определили точную дату происхождения наземных позвоночных

Дату происхождения самых ранних наземных позвоночных установили ученые Гарвардского университета в исследовании, опубликованном 23 августа в журнале Nature Ecology and Evolution.

Один из самых больших вопросов в эволюции — это когда и как впервые развились основные группы животных. Возникновение четвероногих или наземных позвоночных от их родственников-рыб знаменует одно из самых важных эволюционных событий в истории жизни. Этот переход «рыба-тетрапод» произошел где-то между средним и поздним девоном (400-360 миллионов лет назад) и представляет собой начало крупного эволюционного сдвига, когда позвоночные впервые вышли на сушу.

В исследовании Гарвардского университета, применялись недавно разработанные статистические методы (байесовский эволюционный анализ) для точной оценки времени и темпов анатомической эволюции во время роста позвоночных. В работе ученые объединили данные окаменелых следов и окаменелостей организмов, чтобы точно определить время происхождения позвоночных.

«Обычно данные о следах появляются после окаменелостей тел их создателей. В этом случае у нас есть следы четвероногих, которые намного старше окаменелостей первого тела на несколько миллионов лет, что крайне необычно. Объединив окаменелости как следов, так и организмов, мы могли бы найти более точный возраст появления четвероногих», — сказал профессор Стефани Э. Пирс.

«Мы смогли определить очень точный возраст происхождения четвероногих примерно 390 миллионов лет назад, что на 15 миллионов лет старше, чем самое старое ископаемое тело четвероногих», — добавил доктор Тиаго Р. Симойнс.

Исследователи также обнаружили, что большинство близких родственников четвероногих имели исключительно низкие темпы анатомической эволюции, что позволяет предположить, что родственники четвероногих рыб довольно хорошо адаптировались к своему водному образу жизни.

«С другой стороны, мы обнаружили, что эволюционные линии, приведшие к появлению первых четвероногих, отошли от этого стабильного паттерна, приобретя несколько основных новых адаптивных черт невероятно быстрыми темпами, которые сохранялись в течение примерно 30 миллионов лет», — сказал Симойнс.

Ученые также расширили молекулярные подходы для изучения того, как быстро эволюционировали различные части тела ранних четвероногих, такие как череп, челюсти и конечности, и сила естественного отбора, действующего на каждую из них. Они обнаружили, что все части скелета четвероногих подвергались сильному направленному отбору для развития новых адаптивных функций, но что череп и челюсти развивались быстрее, чем остальные части тела, включая конечности.

Данные изменения в черепе, по словам ученых, сыграли более важную роль на начальных этапах перехода от рыб к четвероногим, чем изменения в остальной части скелета. «Мы видим несколько анатомических новшеств в их черепе, связанных с питанием и добычей пищи, позволяющих перейти от рыбоподобного способа захвата добычи на основе всасывания к укусу, подобному укусу тетраподов, — сказал Симоэнс. — Эти изменения подготовили четвероногих к поиску пищи на суше и изучению новых пищевых ресурсов, недоступных их родственникам-рыбам».

Исследователи также обнаружили, что быстрые темпы анатомической эволюции в линии тетраподов не были связаны с быстрыми темпами диверсификации видов. На самом деле, вокруг было очень мало видов, настолько мало, что у них была очень низкая вероятность сохранения в летописи окаменелостей, отметили ученые.

Это открытие помогает ответить на продолжающиеся споры в эволюции о том, возникли ли новые основные группы животных при быстрых темпах анатомических изменений и диверсификации видов (классическая гипотеза). Или, если сначала наблюдались высокие темпы анатомической эволюции, а увеличение темпов диверсификации видов произошло только несколько миллионов лет спустя (новая гипотеза).