В отличие от большинства скатов, отряд хвостоколообразные — это активно плавающие обитатели толщи воды. Они имеют широкое тело и превосходящее его по длине хвост, назначение которого оставалось спорным.
Новое исследование восточноамериканского бычерыла Rhinoptera bonasus показало, что его хвост представляет собой «гидродинамическую антенну». На нем расположен специальный орган механорецепции — боковая линия, — с помощью которой скат ощущает движения воды, рыб и других объектов вокруг себя.
Скаты — это своеобразные хрящевые рыбы, мало напоминающие лучеперых, которые в современных морях встречаются намного чаще. Помимо многих архаичных черт (их скаты делят с акулами и химерами) они также приобрели собственные уникальные адаптации.
Большинство скатов (представители надотряда Batomorphi) приспособились к жизни на дне морей и океанов или неподалеку от него. Они также тяготеют к воде на значительной глубине. Отсюда характерные признаки — плоское тело, которое срослось с плавниками, «переехавшие» на спинную сторону глаза и входные жабры (брызгальца).
Однако среди скатов есть и крупная группа, которая обитает в толще воды и активно в ней плавает. Это отряд хвостоколообразные (Myliobatiformes), куда входят огромные манты, скаты-бабочки и другие рыбы.
Подобно другим скатам, хвостоколообразные имеют внушительный шип на хвосте. Он очень крупный — длиннее, чем само тело рыбы. Но если большинство скатов используют хвост для движения или как оружие для защиты и нападения (в том числе пуская в ход яд), то о назначении огромного тонкого шипа хвостоколообразных ученые продолжали гадать.
Авторы новой статьи в журнале Proceedings of the Royal Society Series B разбирались с устройством и функциями шипа таких скатов на примере восточноамериканского бычерыла Rhinoptera bonasus. Изучены восемь экземпляров вида разного возраста и обоих полов. Как заспиртованные из музейных коллекций, так и «свежие» (получены вскоре после смерти).
Биологи сочетали методы гистологии, иммуногистохимическое окрашивание и 3D-визуализацию. Они показали, что выдающийся хвост бычерыла — это в действительности орган чувств (точнее, механорецепции).
Для начала авторы отметили, что хвост Rhinoptera bonasus не годится на роль органа локомоции. Он не способен создавать тягу при движении под водой и лишь немного изгибается у основания. Более того, плывущий благодаря «взмахам» боковых плавников бычерыл настойчиво держит хвост горизонтально. Видимо, это имеет для рыбы особое значение.
Далее ученые установили, что хвост — прямое продолжение позвоночника рыбы. Он тоже состоит из хряща и сильно минерализован. Вот только морфология шипа совсем другая и к тому же меняется по мере удаления от тела. В шипе уже нет тел позвонков, а их дуги сливаются друг с другом.
В результате получается жесткий монолитный «прут» в форме плавно сужающегося сзади конуса. Такая структура описана впервые — ее назвали caudal synarcual на латыни. Подобное слияние позвонков есть и у скатов других отрядов. Вот только оно расположено ближе к голове и служит для крепления массивных мышц плавников.
У бычерыла же тонкий шип оказался сплошь пронизан ветвящимися каналами, образующими древовидную структуру. В нее через поры снаружи попадает вода. Вся система выстлана клетками с чувствительными ресничками и связана со множеством нервов, идущих в мозг. Выходит, хвост животного — по сути густо посаженная на твердую ось боковая линия. Это специфический орган рыб, который позволяет им чувствовать движение воды вокруг себя.
Ранее было известно, что бычерылы и прочие скаты имеют боковую линию в передней части тела. Выходит, они также чутко ощущают происходящее сзади и по бокам от них. Это важная адаптация для рыб, которые постоянно свободно плавают в толще воды.
Более того, изощренное строение шипа ската и его гидродинамические свойства намекают, что рыба способна фильтровать шум от нужного сигнала прямо в хвосте. Скорее всего, это можно сказать и о прочих хвостоколообразных, не только о восточноамериканском бычерыле.
Автор: Михаил Орлов