Окаменелости силурийского периода показывают, что среднее ухо человека произошло из жабр рыб
Среднее ухо человека, в котором находятся три крошечные вибрирующие косточки, играет ключевую роль в передаче звуковых колебаний во внутреннее ухо, где они превращаются в нервные импульсы, позволяющие нам слышать.
Эмбриональные и ископаемые свидетельства доказывают, что среднее ухо человека развилось из дыхальца рыб. Однако происхождение дыхальца позвоночных долгое время оставалось неразгаданной загадкой эволюции позвоночных.
Обнаруженные окаменелости предоставили первые анатомические и ископаемые доказательства того, что дыхальца позвоночных происходят из жабр рыб.
Некоторые исследователи ранее полагали, что у ранних позвоночных должна быть полная дыхальцевая жабра, искали ее между нижнечелюстной и подъязычной дугами ранних позвоночных. Однако, несмотря на обширные исследования, продолжавшиеся более века, в окаменелостях позвоночных ничего не было обнаружено.
Однако теперь ученые из Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных (IVPP) Китайской академии наук нашли ключи к разгадке этой тайны в окаменелостях бронированных галеаспидов в Китае.
За последние 20 лет исследователи из института последовательно обнаружили трехмерную окаменелость мозговой оболочки Шую (Shuyu) возрастом 438 миллионов лет и первую окаменелость галеаспид возрастом 419 миллионов лет, где полностью сохранились жаберные лепестки в первой жаберной камере. Окаменелости были найдены в Чансине, провинция Чжэцзян, и Цюйцзине, провинция Юньнань, соответственно.
Shuyu — вымерший род ранних бесчелюстных позвоночных раннего или среднего силурийского периода (от позднего телихского до раннего венлокского ярусов, 430–426,2 млн лет назад). Это самый известный эугалеаспидиформный галеаспид, обитавший на территории нынешней северо-западной провинции Чжэцзян на юго-востоке Китая. Известно более 20 головных щитов, и по крайней мере 20 из них включают трехмерно сохранившиеся нейрокрании (черепные коробки).
«Эти окаменелости предоставили первые анатомические и ископаемые доказательства того, что дыхальца позвоночных происходят из жабр рыб», — говорят исследователи.
Впоследствии было реконструировано семь виртуальных эндокастов черепной коробки Шую. Почти все детали черепной анатомии Шую были обнаружены в его черепе размером с ноготь, включая пять отделов мозга, органы чувств и проходы черепных нервов и кровеносных сосудов в черепе.
«Многие важные структуры человека восходят к нашим предкам-рыбам, например, наши зубы, челюсти, средние уши и т. д. Основная задача палеонтологов — найти важные недостающие звенья в эволюционной цепи от рыб до человека. Шую считается ключевым недостающим звеном, столь же важным, как археоптерикс, ихтиостега и тиктаалик», — сказал Чжу Минь, академик Китайской академии наук.
Дыхальце — это небольшое отверстие за каждым глазом, которое у некоторых рыб открывается в рот. У акул и всех скатов дыхальца отвечают за всасывание воды в щечное пространство перед ее выбросом через жабры. Дыхальце часто расположено ближе к верхней части животного, что позволяет дышать, даже когда животное в основном погребено под осадком.
У Polypterus, самой примитивной из ныне живущих костистых рыб, дыхальца используются для дыхания воздухом. Однако дыхальца рыб в конечном итоге были заменены у большинства видов, не являющихся рыбами, поскольку они эволюционировали, чтобы дышать через нос и рот.
У ранних четвероногих дыхальца, по-видимому, сначала развились в слуховую выемку. Как и дыхальцо, она использовалась для дыхания и не могла воспринимать звук. Позже дыхальца превратились в ухо современных четвероногих, в конечном итоге став слуховым каналом, используемым для передачи звука в мозг через крошечные косточки внутреннего уха. Эта функция сохранилась на протяжении всей эволюции человека.
«Наша находка связывает всю историю дыхальцевой щели, объединяя недавние открытия от жаберных мешочков ископаемых бесчелюстных позвоночных через дыхальца самых ранних челюстных позвоночных до средних ушей первых четвероногих, что рассказывает эту необычную эволюционную историю», — говорят ученые.
Выводы были опубликованы в журнале Frontiers in Ecology and Evolution.