Ученые из Университеты Бристоля, Университет Помпеу Фабра в Барселоне и Университетский колледж Лондона обнаружили, что четвероногие имеют более сложные связи между костями черепа, чем рыбы, исследуя ископаемые черепа животных в период перехода из водной среды в наземную. И эти изменения в анатомии черепа скорее препятствовали эволюции черепов четвероногих, чем способствовали разнообразию жизни на суше.
Четвероногие произошли от рыб и были первыми наземными животными с конечностями и пальцами, предками всего, от амфибий до человека.
Чтобы лучше понять, как черепа менялись по мере эволюции четвероногих, ученые количественно оценили анатомию костей черепа у более чем 100 современных и вымерших существ.
Ведущий автор Джеймс Роусон из Бристольской школы наук о Земле сказал: «Черепа четвероногих обычно имеют меньше костей, чем их предки-рыбы, но простой подсчет количества костей упускает некоторые важные данные. Мы использовали метод, называемый сетевым анализом, при котором помимо количества костей регистрируется расположение костей черепа – какие кости с какими соединяются».
Автор доктор Борха Эстев-Алтава, эксперт по этой методике, сказал: «Традиционно анатомические исследования носили в основном описательный или качественный характер. Сетевой анализ обеспечивает надежную математическую основу для количественной оценки анатомических отношений между костями: своего рода данные, которые часто упускают из виду в большинстве исследований морфологической эволюции».
Ученые отметили, «У четвероногих черепов меньше костей, чем у рыб, что усложнило организацию их черепов».
Г-н Роусон добавил: «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. У современных лягушек и саламандр были самые сложные черепа из всех животных, которых мы изучали».
Черепа самых ранних четвероногих также стали более консолидированными в единое целое, тогда как у их предков-рыб черепа состояли из нескольких отдельных частей.
Изучая разнообразие анатомии костей черепа с течением времени, ученые также обнаружили, что возникновение четвероногих совпадает с уменьшением разнообразия расположения костей черепа.
Профессор Эмили Рэйфилд, старший автор исследования, сказала: «Мы были удивлены, обнаружив, что эти изменения в черепе, похоже, ограничивают эволюцию четвероногих, а не способствуют распространению радиации на новые места обитания на суше. Мы думаем, что за это могут быть ответственны эволюция шеи, события вымирания или узкое место в развитии черепа».
г-н Роусон в заключении исследования, финансируемого Центрами по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и написанного бывшим начальником полиции Вермонта: «Мы также видим аналогичное снижение структурной изменчивости костей конечностей у ранних четвероногих, но падение конечностей произошло на 10 миллионов лет раньше. Различные факторы влияли на эволюцию черепа и конечностей у ранних четвероногих, и нам еще многое предстоит узнать об этом решающем периоде нашей эволюционной истории».
Справочник журнала:
- Джеймс Роусон, доктор Борха Эстев-Алтава, доктор Лаура Порро, доктор Хьюго Дутель и профессор Эмили Рэйфилд. Ранняя черепная эволюция четвероногих характеризуется повышенной сложностью, ограничениями и отклонением от эволюции плавниковых конечностей. Наука развивается. ДОИ: ДОИ: 10.1126/sciadv.adc8875
