Некоторые целаканты — рыбы, жившие 240 миллионов лет назад — использовали свои легкие не только для дыхания, но и для обнаружения звуков, распространяющихся под водой. Это открытие проливает новый свет на эволюцию сенсорных систем у позвоночных.
Целакантообразные, или целаканты, — отряд лопастеперых рыб, считавшийся полностью вымершим, пока в середине и конце XX века случайно не обнаружили «живых ископаемых» — два вида латимерий. Целаканты теснее связаны с наземными позвоночными, чем с другими рыбами: в то время как современные виды обитают на больших глубинах и дышат исключительно жабрами, их предки, жившие около 240 миллионов лет назад, демонстрировали гораздо большее разнообразие форм и мест обитания.
Возможно, из-за этого биологам не ясны функции ряда анатомических особенностей ископаемых целакантов. Самые загадочные среди них — находящиеся в брюшной полости большие окостеневшие камеры, покрытые костными пластинами, расположенными подобно черепице. Как предполагается, при жизни рыб эти камеры были заполнены газом.
Поскольку у одного из двух ныне живущих видов латимерий нашли крошечное рудиментарное легкое, покрытое минерализованными пластинами, ученые предположили, что большие камеры в брюшной полости вымерших целакантов — адаптация к дыханию воздухом, поэтому их называют окостеневшими легкими. Параллельно некоторые исследователи выдвинули гипотезу о том, что у этих камер могло быть двойное назначение — это были одновременно органы дыхания и слуха.
Для изучения такой возможности международная группа ученых, статья которых опубликована в журнале Communications Biology, исследовала окаменелости, принадлежащие двум видам целакантов Graulia branchiodonta и Loreleia eucingulata. Эти рыбы жили в триасовом периоде (примерно 240 миллионов лет назад) на территории современной Лотарингии (восток Франции).
Окаменелости изучали в Европейском синхротронном центре в Гренобле. Этот ускоритель частиц позволил увидеть внутреннюю структуру окаменелостей с микрометрической точностью. На снимках впервые заметили ранее неизвестные крыловидные костные структуры, сверху и снизу отходящие от краев окостеневшего легкого в передней его части.
В то же время изучение слуховых структур эмбрионов современных целакантов выявило существование канала, соединяющего органы слуха и равновесия, расположенные по обе стороны черепа.
Объединив оба эти наблюдения, исследователи предположили, что крыловидные отростки передавали звуковые волны, улавливаемые окостеневшим легким, во внутреннее ухо через заполненный перелимфой (внеклеточной жидкостью) канал. Таким образом, две эти структуры образовывали полную сенсорную систему, позволяя целакантам воспринимать звуки под водой.
«Наша гипотеза основана на аналогиях с современными пресноводными рыбами, такими как карп или сом. У этих видов структура, известная как аппарат Вебера, соединяет плавательный пузырь с внутренним ухом. Эта система позволяет им обнаруживать подводные звуковые колебания и, следовательно, слышать под водой. Воздушный пузырек, содержащийся в плавательном пузыре, необходим для обнаружения этих волн, которые в противном случае прошли бы через тело рыбы незамеченными», — объяснил Луиджи Мануэлли из Женевского университета (Швейцария), первый автор исследования.
Хотя такую анатомическую особенность пока нашли только у двух видов древних целакантов, она могла быть распространена и у других видов, обладавших окостеневшим легким. По мере того как предки современных целакантов в ходе эволюции адаптировались к глубоководной морской среде, их легкие регрессировали, сделав эту систему ненужной, считают исследователи.
Примечательно, что некоторые структуры, связанные с внутренним ухом, тем не менее сохранились. Эти анатомические остатки теперь дают ценную информацию об эволюционной истории целакантов и, возможно, об истории наших собственных водных предков, заключили авторы научной работы.
Автор: Татьяна Зайцева