Сухопутні умови індивідуального розвитку роблять скелет багатопері риб більш придатним для прогулянок по суші.

Відомо, що тварини змогли колонізувати сушу завдяки якимось особливим рибам, які змогли змінити середовище проживання. Як це сталося - одна з найбільших загадок в біології, хоча і не можна сказати, що зовсім безнадійна. До наших днів дожили деякі види риб, які досить схожі на передбачуване «перехідна ланка». Першими на думку спадають, звичайно, дводишні з їх легкими, проте Емілі стенд (Emily Standen) з університету Макгілла і її колеги експериментували ні з Двоякодихаючих, а з нільський многоперов, або Бішір, які менш відомі, але не менш цікаві. Як виявилося, щоб риби вийшли на сушу, потрібно, щоб вони на ній виросли.

Многопери можуть використовувати передні плавники як лапи при пересуваннях по суші. (Фото Hampus Hertzman / Flickr.com).

Ниткоподібні плавці протоптеров на перший погляд ніяк не годяться для переміщень по суші. (Фото Joel Abroad / Flickr.com

<

>

У многоперов є специфічний плавальний міхур з двох відділів, що є фактично другим органом дихання (крім зябер), а грудні плавці є потужні лопаті, подібні до тих, які можна бачити у кистеперих латимерій. На грудні плавці многопери спираються, повзаючи по суші - живуть вони в заілённих, болотистих водоймах, і тому їм часто буває потрібно переповзти з однієї калюжі або озерця в інше. Загалом, вони об'єднують в собі ознаки і Двоякодихаючих, і кистеперих, і ще однієї давньої групи - хрящекостних риб (до яких відносяться, наприклад, осетри). Вважається, що многопери виникли якраз в той час, коли сталося розбіжність між звичайними (лучеперих) рибами, лопастепёримі (Латімер і Двоякодихаючих) і предками сучасних сухопутних тварин.

Чи могли многопери (або хтось дуже схожий на них) в незапам'ятні часи вийти з води? Щоб дізнатися це, дослідники взяли майже півтори сотні молодих двомісячних нільських многоперов і розділили їх на дві групи: одних ростили в акваріумі, де води було вдосталь, інших - в тераріумі. Через вісім місяців у тих і у інших порівнювали будову скелета, вміння плавати і вміння пересуватися по суші.

У статті, опублікованій в Nature , Автори роботи пишуть, що многопери, що росли в тераріумі, тобто, фактично, на суші, виявилися кращими «ходоками», і їх скелет був більш пристосований до «ходьбі». Якщо у водних примірників грудні плавці розходилися в сторону, то у сухопутних вони розвивалися так, що виявлялися прямо під тілом, піднімаючи рибу над поверхнею і приймаючи на себе вагу тіла. І, коли многопер відштовхувався від землі, плавники НЕ роз'їжджалися, і риба могла досить швидко йти (як це можна побачити ось тут ).

Сухопутне виховання призвело до того, що у риб змінилися кістки плечового пояса. Кость, еквівалентна нашої ключиці, стала довша, її з'єднання з іншими кістками стали міцнішими, але сама по собі вона стала тоншою - щоб не заважати голові, яка при пересуванні риби по суші сильно мотається з боку в бік (див. Відео вище). Деякі зчленування в плечовому поясі редуцировались, щоб череп многоперов зміг рухатися вгору-вниз. Рибам, взагалі кажучи, рухливість черепа ні до чого, вода їх підтримує, і їм тому легко змінити напрямок і орієнтацію тіла в просторі, щоб подивитися в ту або в іншу сторону. На суші рухати всім тілом неефективно і потребує великих енергетичних витрат, простіше забезпечити додатковими «ступенями свободи» саму голову.

Саме такі зміни, які вдалося експериментально розвинути в многоперов, виявляються в копалин знахідки, що відносяться до часу виходу тварин на сушу. Отримані результати свідчать на користь того, що стародавні риби зовсім не обов'язково повинні були виходити з води з уже готовими прототипами наземних кінцівок. Навіть непридатні для ходьби плавники могли оптимізуватися під необхідні умови завдяки пластичності індивідуального розвитку, завдяки тому, що гени дозволяли «виховувати» ознака в потрібному напрямку. Правда, тепер потрібно з'ясувати, як плоди такого «виховання» могли закріпитися серед тих, хто вирішив вийти на сушу. Очевидно, що тут не обійтися без молекулярних досліджень, і очевидно, що тут доведеться спостерігати за кількома поколіннями сухопутних многоперов.

Варто додати, що кілька років тому схоже дослідження було виконано з Двоякодихаючих протоптерами. Зоологи з університету Чикаго (США) вирішили перевірити, чи можуть вони переміщатися по суші на своїх тонких, ниткоподібних плавниках, які, на перший погляд, до цього ніяк не пристосовані. Хоча в природі протоптери не використовують плавники для пересування по суші, в експерименті вони продемонстрували, що в принципі нічого неможливого тут немає: з точки зору рухливості плавники протоптеров можуть служити еквівалентом лап. Крім того, у воді риба важить менше, і, повзаючи по дну, цілком може покладатися на свої тонкі, ниткоподібні плавці, які для суші, можливо, не так вже й підходять. Так чи інакше, подальші дослідження Двоякодихаючих і багатопері риб можуть незабаром остаточно вирішити проблему виходу хребетних тварин на сушу.