Новое исследование показывает, что у ранних тетрапод было меньше костей черепа, чем у вымерших и живых рыб
Ученые обнаружили, что у четвероногих были более сложные связи между костями черепа, чем у рыб, и вместо того, чтобы способствовать диверсификации жизни на суше, эти изменения в анатомии черепа фактически ограничивали эволюцию черепов четвероногих.
Тетраподы произошли от рыб и были самыми ранними наземными животными с конечностями; предки всего, от земноводных до человека.
Их происхождение было трансформационным событием в эволюции позвоночных и повлекло за собой заметные изменения в плане тела позвоночных.
«Черепа четвероногих, как правило, имеет меньше костей черепа, чем их предки-рыбы, но простой подсчет количества костей упускает некоторые важные данные», — говорит Джеймс Роусон, исследователь из Бристольского университета.
«Мы использовали метод, называемый сетевым анализом, при котором расположение костей черепа — какие кости соединяются с какими — записывается в дополнение к количеству костей».
В своем исследовании доктор Роусон и его коллеги количественно оценили организацию костей черепа у более чем 100 живых и ископаемых животных.
«Традиционно исследования в области анатомии были в основном описательными», — говорят ученые.
«Сетевой анализ обеспечивает надежную математическую основу для количественной оценки анатомических отношений между костями: данные, которые часто упускают из виду в большинстве исследований морфологической эволюции».
Исследователи обнаружили, что четвероногие, у которых меньше костей черепа, имеют более сложные черепа.
«Это может показаться странным, но меньшее количество костей означает, что каждая из этих костей должна соединяться с большим количеством своих соседей, что приводит к более сложному устройству».
«Современные лягушки и саламандры имели самые сложные черепа из всех животных, которых мы изучали».
Черепа самых ранних четвероногих также стали более соединенными в единое целое, в то время как у их рыбных предков черепа состояли из нескольких отдельных секций.
Изучая разнообразие расположения костей черепа с течением времени, авторы также обнаружили, что происхождение четвероногих совпадает с уменьшением разнообразия расположения костей черепа.
«Мы были удивлены, обнаружив, что эти изменения в черепе, по-видимому, ограничивают эволюцию четвероногих, а не способствуют распространению в новые места обитания на суше», — говорят ученые.
«Мы думаем, что причиной может быть эволюция шеи, события вымирания или узкое место в развитии черепа. Мы также наблюдаем аналогичное снижение структурной изменчивости костей конечностей у ранних четвероногих».
Похоже, что различные факторы влияли на эволюцию черепа и конечностей у ранних четвероногих, и еще многое предстоит узнать об этом решающем периоде в эволюционной истории.
Исследование описано в статье, опубликованной в журнале Science Advances.