На юге Китая обнаружено скопление окаменелостей древних рыб, которое позволяет изучить самую раннюю историю челюстноротых позвоночных - группы, которая включает 99 процентов всех живых позвоночных на Земле, включая человека.
Местонахождение окаменелостей, датированное периодом от 439 до 436 миллионов лет назад, включает в себя множество невиданных ранее костистых рыб, которые имели челюсти. По словам учёных разнообразие находок в этом месте способно не только заполнить вопиющий пробел в летописи окаменелостей, но и может закрыть ряд спорных вопросов, которые возникли на основании изучения более мелких фрагментов окаменелостей и оставались без ответа в течение многих лет.
Генетический анализ и ранее указывал на этот временной период (известный как ранний силурийский), как на эпоху большого разнообразия челюстноротых позвоночных. Но челюстноротые рыбы этого периода, похоже, оставили мало следов в летописи окаменелостей. Вместо этого, судя по наличию окаменелостей, в то время волнами правили бесчелюстные рыбы. Однако даже те челюстноротые рыбы, которые сохранились, редко были костистыми. Большинство из них были, древними хрящевыми предками современных акул и скатов.
Фото: sciencenews.org
По словам Юань Чжу (палеонтолога из Китайской академии наук в Пекине) обнаруженное богатое собрание окаменелостей разнообразных видов, сохранившихся в одном месте, коренным образом меняет сложившуюся картину, поскольку оно изобилует челюстноротыми костистыми рыбами, особенно плакодермами (пластинокожими рыбами), при этом содержит только одного хондрихтиана (хрящевую рыбу).
В настоящее время известно, что первыми существами, у которых развился позвоночник, были рыбы, и произошло это около 480 миллионов лет назад.
Генетический анализ показал, что около 450 миллионов лет назад у этих рыб также появились челюсти, которые позволили им более эффективно охотиться на себе подобных. При этом самые ранние полные окаменелости таких челюстноротых рыб появляются относительно поздно, около 425 миллионов лет назад. Так уже к девонскому периоду (который длился от 419 до 359 миллионов лет назад), челюстноротые рыбы стали глобальным явлением, за что эта эпоха получила неофициальное прозвище «Эпоха рыб».
По словам Майкла Коутса (палеобиолога из Чикагского университета) новое открытие также указывает на то, что предки костных и хрящевых челюстноротых рыб, могли возникнуть раньше, чем предполагалось. При этом вполне возможно, что последний общий предок современных челюстноротых позвоночных появился во время Великого ордовикского события биоразнообразия (GOBE), которое началось около 471 миллиона лет назад. На сегодняшний день учёные обнаружили только три разновидности окаменелостей рыб, относящихся к этому периоду времени, все из которых оказались без челюстей и плавников, напоминая собой гигантского головастика.
Фото: sciencenews.org
Более пристальный взгляд на окаменелости некоторых обитателей из обнаруженного скопления, указывает на наличие 20 отдельных экземпляров маленькой рыбки, которую исследователи назвали Xiushanosteus mirabilis (X. mirabilis), что делает это животное самым многочисленным видом рыб в этой ископаемой совокупности. Xiushanosteus mirabilis был всего около 30 миллиметров в длину (примерно размером с канцелярскую скрепку), но он имеет большое сходство с более крупными плакодермами, которые появятся позже. В частности, у него был широкий головной щит и тело, покрытое маленькими ромбовидными чешуйками.
Удивительное изобилие рыб этого вида в обнаруженной находке раннего силурийского периода может быть связано с благоприятными условиями окаменения, поскольку маленькие, тонкие кости X. mirabilis и других найденных челюстноротых рыб, очевидно, хуже сохраняются, чем более крупные экземпляры бесчелюстных рыб того же времени. При этом возможно, что это место просто оказалось «популярным» именно среди плакодерм.
По словам исследователей около 450 миллионов лет назад возникли два вида челюстноротых рыб, и оба они встречаются в обнаруженном скоплении окаменелостей. Кроме того, в этом же скоплении обнаружен хрящевой Shenacanthus vermiformis (S. vermiformis), который представлен в единственном экземпляре, но, как и X. mirabilis, прекрасно сохранился с головы до хвоста. Он тоже был миниатюрным, всего 22 миллиметра в длину. При этом несмотря на то, что у него было сходное с хрящевыми рыбами строение тела, он отличался одним ключевым моментом - как и X. mirabilis, S. vermiformis имел обширные щитовые пластины на нижней стороне туловища и спине.
Фото: sciencenews.org
Таким образом обнаруженное скопление окаменелостей проливает свет на развитие древних челюстноротых рыб, а также может помочь закрыть пробел в эволюционном переходе черт тела от бесчелюстных к челюстноротым видам. К примеру, по словам Мэтта Фридмана (палеонтолога из Мичиганского университета в Анн-Арборе) недавно обнаружено бесчелюстное существо, получившее название Tujiaaspis visibleus (T. vividus), которое оказалось тесно связанным с группой челюстноротых рыб, называемых галеаспидами. При этом хорошо сохранившиеся окаменелости T. vividus открывают новые возможности для изучения того, как его челюстноротые родственники сформировали расположение плавников, позволяя изучить соответствующий эволюционный переход, для чего ранее было мало необходимых свидетельств. Это обусловлено наличием у гелеаспидов головных щитов, которые не позволяли полностью изучить анатомию этих существ.
Фото: sciencenews.org
В то же время благодаря наличию окаменелостей их близких родственников, учёным удалось выяснить, как парные плавники у бесчелюстных рыб поэтапно эволюционировали, чтобы стать отдельными грудными и тазовыми плавниками у их челюстноротых собратьев. Стоит отметить, что именно такие плавники являются предшественниками конечностей у более поздних четвероногих существ, что может углубить понимание учёными хода их эволюции.