Международная группа исследователей обнаружила, что первые животные, перешедшие из воды на сушу около 380 миллионов лет назад, обладали крайне ограниченной подвижностью головы. Долгое время считалось, что появление шеи позволило этим существам свободнее осматриваться, однако новые данные указывают на то, что их шеи были очень жесткими.
Результаты работы, опубликованные 14 октября в журнале Nature, ставят под сомнение старую теорию эволюции. Согласно новым выводам, разделение головы и плечевого пояса произошло не ради улучшения обзора, а как часть общих изменений скелета, которые позволили животным использовать передние конечности для перемещения.
Методы исследования
Для проверки гипотезы ученые использовали комбинацию ископаемых остатков, компьютерного моделирования и экспериментов с живыми рыбами. Одной из главных проблем было то, что позвоночник древних существ состоял преимущественно из мягких тканей, которые редко сохраняются в окаменелостях.
В качестве аналога исследователи использовали современных осетров. Несмотря на отдаленное родство, их позвоночник имеет схожее строение с древними тетраподами: в нем доминирует хорда — длинный гибкий стержень из ткани. Измерив механические свойства хорды осетров, ученые интегрировали эти данные в модели ископаемых животных.
Ограничения подвижности
Моделирование показало, что даже при анатомическом разделении головы и плеч структура позвоночника серьезно ограничивала движения. Первые шеи оказались гораздо менее гибкими, чем предполагалось ранее. Животные не могли поворачивать голову так, как это делают современные наземные существа, а их способность поднимать голову была даже ниже, чем у некоторых рыб.
Дана Корнейзель, ведущий автор работы из Uppsala University, отметила, что высокая подвижность шеи стала преимуществом гораздо позже. По ее словам, возможность вращать головой, как это делает человек, была недоступна ранним тетраподам из-за особенностей их анатомии.
Новая версия эволюции
Исследователи полагают, что появление шеи было побочным эффектом адаптации к ходьбе. Разделение черепа и плеч развивалось параллельно с изменениями, позволившими передним конечностям поддерживать вес тела и двигать его по поверхности.
Особое внимание в работе уделено Tiktaalik — ископаемой рыбе, описанной в 2006 году. Ее анатомия помогла восстановить промежуточные этапы перехода к жизни на суше, включая смену способа питания с всасывания пищи в воде на захват добычи на земле и превращение плавников в конечности.
В команду исследователей вошли ученые из Penn State, Uppsala University, University of Washington, University of Ottawa и Carleton University.
