Устойчивые высокие темпы эволюции объясняют, как четвероногие произошли от рыб

Один из самых больших вопросов в эволюции – это когда и как впервые появились основные группы животных. Возникновение четвероногих (все позвоночные с конечностями) от их родственников-рыб знаменует собой одно из самых важных эволюционных событий в истории жизни. Этот переход от «рыбы к четвероногому» произошел где-то между средним и поздним девоном (~ 400–360 миллионов лет назад) и представляет собой начало серьезного экологического сдвига, когда позвоночные впервые вышли на сушу. Тем не менее, некоторые из самых фундаментальных вопросов, касающихся динамики этого перехода, оставались нерешенными на протяжении десятилетий.


В исследовании, опубликованном 23 августа в Природа, экология и эволюция Исследователи из Гарварда устанавливают дату происхождения самых ранних четвероногих и обнаруживают, что они приобрели несколько основных новых адаптивных черт, которые позволили позвоночным животным жить на суше с ускоренными темпами эволюции.

В исследовании, проведенном доктором Тиаго Р. Симойнсом, докторантом и старшим автором профессором Стефани Э. Пирс с факультета органической и эволюционной биологии Гарвардского университета, были применены недавно разработанные статистические методы (байесовский эволюционный анализ) для точной оценки время и скорость анатомической эволюции во время появления четвероногих. Байесовский метод был адаптирован из методов, первоначально разработанных в эпидемиологии для изучения эволюции вирусов, таких как COVID-19, и лишь недавно стал инструментом в палеонтологии для изучения эволюции видов.

Исследование также вводит новшества, объединяя данные по окаменелостям и окаменелостям тела, чтобы точно определить время происхождения четвероногих. «Обычно данные о следах появляются после окаменелостей тел их создателей следов. В данном случае у нас есть следы четвероногих, которые намного старше первых окаменелостей тела на несколько миллионов лет, что крайне необычно. Объединив следы и окаменелости тела, мы могли бы искать для более точного возраста появления четвероногих, – сказал Пирс.

«Мы смогли установить очень точный возраст происхождения четвероногих – примерно 390 миллионов лет назад, что на 15 миллионов лет старше, чем самая старая окаменелость тела четвероногих», – сказал Симойнс.

Исследователи также обнаружили, что большинство близких родственников четвероногих имели исключительно низкие темпы анатомической эволюции, что позволяет предположить, что четвероногих рыб довольно хорошо адаптировались к своему водному образу жизни.

«С другой стороны, мы обнаружили, что эволюционные линии, приведшие к появлению первых четвероногих, отошли от этого стабильного паттерна, приобретя несколько основных новых адаптивных черт невероятно быстрыми темпами, которые сохранялись в течение примерно 30 миллионов лет», – сказал Симойнс.

Симоэс и Пирс также расширили молекулярные подходы, чтобы изучить, насколько быстро эволюционировали различные части тела ранних четвероногих – такие как череп, челюсти и конечности – и сила естественного отбора, действующего на каждую из них. Они обнаружили, что все части скелета четвероногих находились под сильным направленным отбором для развития новых адаптивных функций, но череп и челюсти развивались быстрее, чем остальная часть тела, включая конечности.

“Это говорит о том, что изменения в черепе играли более важную роль на начальных этапах перехода от рыбы к четвероногому, чем изменения в остальной части скелета. Эволюция конечностей к жизни на суше была важна, но в основном на более поздней стадии. в эволюции четвероногих, когда они стали более наземными, – сказал Пирс.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments