Недавний анализ плавников живых и вымерших морских животных показал, что их пальцы как бы располагаются в «детских варежках». Ученые поместили передний плавник дельфина в рентгеновский аппарат и обнаружили сюрприз: дугу из костей, напоминающих человеческие пальцы. То же самое произошло с морской черепахой, тюленем, ламантином и китом.
У всех этих животных были четвероногие предки, жившие на суше. По мере того как их органы адаптировались к жизни в воде, то, что раньше было конечностями с пальцами, медленно превращалось в ласты. Более подробно о новом исследовании ученых поговорим далее.
Находка исследователей
В статье, недавно опубликованной в журнале Biology Letters, указано, что исследователи сравнили костные структуры плавников 19 морских видов животных со скелетом их земных предков. Они изучили современных обитателей океанов (дельфинов, морских черепах и т. д.) и уже вымерших существ: мозазавров и ихтиозавров, живших в водоемах в эпоху динозавров.
Метод изыскания
Чтобы сравнить ласты этой разнообразной группы животных, исследователи использовали метод, называемый сетевым анализом. Инструмент давно применяется в социальных науках для отслеживания распространения идей, сплетен и даже вирусов. «Анатомы используют его для изыскания одной из старейших и самых запутанных проблем в биологии: эволюционной взаимосвязи между структурой и функцией», - сказала Джулия Мольнар, исследователь из Нью-Йоркского технологического института, которая проделала эту работу.
В процессе изыскания ученые хотели узнать, как одна функция - плавание - вдохновила организмы морских существ на разработку ряда уникальных структур конечностей. «Для этого экспертам нужно было сопоставить вещи, которые нельзя сравнивать напрямую. Например, плавник морской черепахи и пятипалую конечность, из которой он произошел», - пояснил Эвангелос Влахос, ученый из музея палеонтологии Эджидио Феруглио в провинции Чубут (Аргентина).
Сетевой анализ позволил ученым преобразовать структуру скелетов плавников каждого животного в абстрактную сеть узлов и соединений. Сравнивая эту сеть с аналогичным образом видоизмененной структурой конечностей живущего на суше предка, они смогли увидеть, какие из костей существа были приобретены, потеряны, слиты, соединены или иным образом перемещены с момента его существования на Земле.
Что говорит доктор Влахос
Исследователи заметили, что почти все животные сохранили пальцы. «Пальцы связаны друг с другом окружающей их кожей и тканями и не могут двигаться независимо, как если бы они были внутри «детской варежки», - сказал доктор Влахос.
По словам ученого, кроме пингвинов (чьи предки развили крылья, прежде чем они вернулись в воду), все водные животные придерживались этой стратегии. У некоторых ныне вымерших существ, таких как плезиозавры и древние крокодилы, также были пальцы в ластах.
Исключение составляли ихтиозавры - рептилии с толстым телом, которые были хозяевами морей в раннюю юрскую эпоху. У их предков тоже были пальцы, но со временем они соединились друг с другом и стали походить на густой куст. «Они «потеряли» свои пальцы из-за их реинтеграции», - отметил доктор Влахос.
Уровни трансформации
Затем исследователи захотели количественно определить, насколько далеко ласты каждого существа отошли от первоначальной конструкции. Для этого они разбили сети на такие показатели, как сложность и модульность, затем построили их.
Даже в группе «варежки» различные животные испытали разные уровни трансформации. Например, ласты морских черепах оставались почти такими же на протяжении миллионов лет, в то время как у ламантинов срослись вместе некоторые кости, а большинство усатых китов потеряли палец.
Однако в целом животные, которые до сих пор живут в наших морях, не сильно изменили свои ласты. Напротив, как и ожидалось, ихтиозавры были особенными, с более однородными и хорошо интегрированными костями плавников, в отличие от других исследованных видов. Но многие из этих ныне вымерших животных, сохранивших пальцы, все же существенно изменили свои ласты. Например, одна доисторическая рептилия, похожая на крокодила, имела семь пальцев.
Повлияла ли какая-либо из адаптаций этих существ на их вымирание? Изыскатели планируют продолжить исследование. Доктор Влахос сказал, что, хотя установить причину сложно, сравнение крайностей различных адаптаций может дать некоторые подсказки.
