Выход на сушу стоил позвоночным способности к регенерации
Эволюционный скачок имел серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. Биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.
Рыбы и амфибии с легкостью и довольно быстро отращивают крупные части своего тела в случае потери. Например, аксолотль может восстановить после ампутации конечности, сердце и даже головной мозг.
Учёные из Института медицинских исследований имени Стоуэрса в Канзасе выяснили, какие гены помогают рыбам заново отращивать утраченные части тела. Для этого они рассмотрели рыб данио-рерио и нотобранха Фурцера. Оба вида способны вырастить новые спинные плавники взамен утраченных.
Важнейшим из генов, ответственных за регенерацию, оказался ген INHBA, кодирующий регуляторный белок ингибин бета А. Активность этого гена оказалась связана с соседними участками ДНК, которые учёные назвали «усилителями регенеративного ответа» (RRE). Если удалять RRE у рыб или заменять их человеческими участками ДНК, те теряли возможность самовосстанавливаться.
Совсем другое дело — рептилии и птицы с млекопитающими. Есть лишь отдельные исключения вроде ящериц, способных к регенерации хвоста после утраты, в том числе намеренного отбрасывания. Остальные же наземные позвоночные (амниоты) не могут вернуть себе даже потерянный палец. Их возможности к самовосстановлению ограничены заживлением ран и «отращиванием» отдельных органов, например печени.
Наука Космос Технологии 🐼 https://t.me/Science_techno_progress
Мегалофтальма
Триас. Он почти как палеозой... тоже по кустам непойми кто сидит...
Идешь ты такой, 242 миллиона лет назад, по брегу триасового водоема(другой вопрос как?) и тут из засады тебя хватает она...
Хобана!//extinct-animals.fandom.com
Megalophthalma ockerti - удивительная амфибия с дырками, ой ызвиняюсь, с глазницами в черепе!
И что необычного ? - скажете вы - Глазницы у многих есть!
А я скажу, что у мегалофтальмы глазницы были больше чем...... чем что?... большие короче.
Реконструкция строения черепа Megalophthalma ockerti. Вам не кажется, что черепа тут почти нет?//extinct-animals.fandom.com
Среда её обитания скорее всего представляла собой, не поверите, водоем. Нашли окаменелого мегажаба в Германии, как уже говорил, в слоях возрастом 247,2 - 237млн.лет, относящихся к среднему триасу
Окаменелости мегалофтальмы крайне фрагментарны, а еще ваш покорный слуга не нашел их фото. Поэтому тут фото ее родственника Gerrothorax а// wiki2.org
Примерное изображение того времени и тех мест. Нашей дырявой тут нет// автор арта Mark Witton/ ВК/ палеонтология для любителей
А теперь (потирает руки) самое интересное - нафига, а главное зачем ей такие отверстия в черепе?
Здесь есть две теории:
Собнсна основная. Глаза не могли быть размером с глазнцы, зверь бы видел весьма нечетко. Потому предполагают, что глазки были маленькими и сферическими.
2. Маловероятная. У мегалофтальм и других членов семейства плагиозаврид глазницы были затянуты листовидной сетчаткой(примерно как у современных рыб рода Ipnops )и могли различать лишь движение.
Рыб Ipnops. Белая фигобора на голове - это глаза. Такие же согласно теории были у мегалофтальм// fishesofaustralia.net.au
Ипносы все же не родственники плагиозавридам. Вероятность конвергенции крайне низка. Поэтому большинство исследователей придерживается теории, которую я обозначил номером 1.
Инфы как всегда немного, что нашел - здесь. Тапки и поправки в комментах приму.
Вот и все.
ТГ палеочат - https://t.me/theraptorproject
Всем добра!
Рыбозмея: Не рыба, не змея, а переходное звено от водного животного к наземному. Наглядный пример эволюционных механизмов
Рыбозмеи — не рыбы и вообще ни разу не змеи. Это странные и вечно недовольные примитивные червяги, которым нигде не нравится, и поэтому они постоянно сидят дома. А если бы показывались почаще, люди, может, поменьше спорили бы по поводу теории Дарвина, ведь рыбозмеи — отличный вид, чтобы наглядно изучать эволюционные механизмы.
Зато название очень точно описывает внешний вид!
Чтобы вы понимали, кем является наш герой, начнём с начала, а именно, с систематики. Рыбозмеи относятся к червягам — отряду безногих амфибий. В него входит примерно 200 видов. Эти товарищи, несмотря на кажущуюся с виду примитивность, эволюционно находятся ближе к рептилиям, чем к земноводным, вроде лягушек или тритонов.
Конечно, ближе к рептилиям. Автор, ты моё название вообще видел?
Предки червяг вели полуводный образ жизни, а нынешние безногие во взрослом возрасте практически не зависят от наличия водоёмов — они живут во влажном субстрате. Более того — попав в водоём, они могут погибнуть! Вот этот самый переход вода-земля можно увидеть на этих странных существах.
Знакомьтесь, приглашённый гость статьи — кольчатая червяга.
Рыбозмеи — это семейство червяг, состоящее более чем из 50 видов. Они обитают во влажных тропических лесах Азии. Но от большинства безногих амфибий они очень сильно отличаются. Эти отличия как раз и привлекают учёных.
Всё тело рыбозмей покрыто очень мелкими и незаметными костными чешуйками. Кожа безногих амфибий имеет множество поперечных складок, что делает животин похожими на червяков. Откуда, в общем-то, и пошло название отряда — червяги.
Не спешите выглядывать у рыбозмей что-то радикально особенное. Это ведь только на картинках всё просто и понятно, была рыба — стал человек. А в жизни существует множество тупиковых веток развития и переходных форм, что различаются строением пары косточек где-то на левой пятке. Так и с рыбозмеями: главная особенность, отличающая их от остальных червяг — умение вовремя закрыть рот.
В этом им помогают отнюдь не хорошие манеры, а наличие двух групп особых мышц-аддукторов. Они крепятся к челюстям и способствуют их сжатию. До бульдожьей хватки рыбозмеям, конечно, ещё далеко, но вырастить новые мышцы — это само по себе уже большой прогресс.
Пока вы паритесь в зале, этот парень просто открывает и закрывает рот.
Открывать и закрывать рот рыбозмея научилась, перебравшись под землю. Большинство червяг живёт под листовым опадом, а вот нашим героям пришлось научиться обустраивать жилища как для себя, так и для потомства в норах. Единственным доступным инструментом оказалась голова. Поэтому их череп стал крепче — для этого пришлось пожертвовать височными ямками и изначальным механизмом работы челюстей. В ответ на освоение профессии землекопа рыбозмеи вырастили новые мышцы — это ли не эволюция!
Вполне осмысленный взгляд.
Параллельно с этим шло изменение органов чувств. Глаза под землёй мало полезны, поэтому их функция у животины сводится к определению света и тьмы. Для ориентации в темноте и обнаружения добычи безногие отрастили щупальца — два малюсеньких отросточка на морде между глазами и ноздрями. Ими они выискивают не менее безногих слепозмеек, дождевых червей и молодых щитохвостых змей.
Не усики, а талончик на обед.
Но эксперименты показали, что сетчатка рыбозмея реагирует на нейромедиаторы так же, как у вполне себе зрячих животных. Нейромедиаторы — это специальные вещества, которые являются переносчиками импульса между нервными клетками. Эдакие гонцы, которые передают сообщения от одного нейрона к другому. Зачем это нужно в глазах, которые почти не работают? А чёрт его знает! Зато это подтверждает ещё одну эволюционную теорию — её суть состоит в том, что некоторые органы могут сохраняться на протяжении тысяч лет, если их исчезновению ничего не способствует. Проще говоря — не мешает, значит пусть будет. Заросли глазки прозрачной кожей, чтобы земля не попадала, и так сойдёт.
Интересно, что рыбозмеи сознательно избегают освещённых мест.
Даже в размножении у рыбозмей нашлось место эволюции! Брачный сезон у них, по видимому, связан с влажностью окружающей среды и наступлением сезона дождей. Спустя месяц после встречи тет-а-тет самка отложит от 22 до 58 яиц: чем крупнее и старше мать — тем больше размер кладки. Гнездо создаётся в неглубокой ямке неподалёку от водоёма. Чуть больше двух месяцев рыбозмея будет «высиживать» деточек, обвиваясь вокруг них и смазывая слизистым секретом кожи.
Это сердечко для меня?!
После вылупления молодняк переселится в воду — личинки рыбозмей, как головастики, не способны жить на земле. У них есть наружные жабры и боковая линия — прямо как у рыб. Так, за весь путь метаморфоза детишки заново эволюционируют, чтобы выйти на сушу. источник
Учимся ходить
Ранее в сериале: Как выйти из воды, когда у тебя плавники?
В прошлом посте мы остановились на лапках, ходить на которых, по суше, было не возможно. По времени же, остановились на разрыве Ромера (очень малое количество окаменелостей с конца Девона по начало Карбона). Раньше были предположения, что в данный период истории ( Разрыв Ромера охватывает более 20 млн. лет) происходили события не позволяющие образовываться окаменелостям. Даже выдвигалась гипотеза о вымирании всех живых организмов в конце Девона. Но со временем начали находиться различные фоссилии по всему миру. Что означало - "лыжи едут", это мы не там искали.
Карта материков позднего Девона
Для начала давайте разберемся, в каких условиях нашим археожабам предстояло укреплять конечности.
В конце Девонского периода деревья ещё не научились отращивать нормальную корневую систему, ведь росли они недалеко от водоемов, и глубокие корни были попросту не нужны (все питание почти на поверхности). А перед самым Девонским вымиранием появляются растения (Голосеменные), размножающиеся семенами которые могут долгое время находится без воды, а значит, ветром их может унести на более дальнее расстояние от родительского растения.
Археоптерис
Тут обозначается проблема. Если ты далеко от водоема, значит, нужно искать воду где то ещё. И они начали потреблять воду из земли. Для этого нужно было развивать корневую систему, ведь чем глубже, тем больше воды и разных микроэлементов.
Вы сейчас читаете это все и думаете: "Пост про четвероногих. Зачем тут про растения?". Ответ прост. Все описанное выше является одной из основных причин Девонского вымирания, которое повлияло в том числе на эволюцию четвероногих.
Пейзаж позднего Девона
Если обобщить все причины, выйдет следующая картина: деревья вдоль водоёмов падают в воду из-за плохо развитой корневой системы, их гниение приводит к снижению кислорода в воде. Из-за отсутствия организмов, потреблящих эти гниющие деревья, происходит активное отложение углерода, из-за чего постепенно повышается уровень кислорода в воздухе. В свою очередь, голосеменные развивают корни, что приводит к активному почвообразованию и вымыванию большого количества питательных веществ в реки и озера. Начинается аноксия (цветение воды), что практически полностью избавляет водоемы от кислорода. Реки и озера связаны с морями и океанами, значит, аноксия распространяется и туда. В итоге мы имеем 19% семейств и 50% родов ушедших в Вальгаллу.
Отложение углерода продолжится и в Каменноугольном периоде. На пике уровень кислорода в воздухе достигал 35% (сейчас 21%). Это позволило наземный насекомым "дышать полной грудью" и расти как на дрожжах. Для четвероногих это было весомым аргументом проводить больше времени на суше. Ведь кормовая база в воде сокращается, а по суше бегает что-то большое, мясистое и на "восьми лапках". Как такое не попробовать на зуб?
Другие рыболягухи, почувствовав, что запахло жаренные, поспешили за своим плавающим кормом, в более глубокие водоемы. Ещё по отращиванию лапок было видно, что каждый выбирает свой путь развития. Так вот, с Девонского вымирания они начали использовать этот принцип по полной.
Грирерпетон
Раньше всех, от ранних стегоцефалов отделились Колостеиды. Один из их представителей - Грирерпетон (358 млн. л. н.). У всех представителей Колостеид наблюдается удлиненное тело (до 2,5 м в длину) и очень плоский череп (даже по сравнению с более ранними стегоцефалами). Лапки наоборот уменьшаются, а боковая линия развивается. Т.е. отрастив конечности, они выползли из воды, сказали:
…и вернулись обратно в воду, больше не пытаясь связываться с землёй.
Аделоспондил
Параллельно с Колостеидами развивались Аделоспондилы. Они в отказе от суши пошли ещё дальше. От конечностей они отказались полностью. Тело удлинили еще больше (но в отличии от Колостеид были маленькими, до 30 см.), так же редуцировали часть костей черепа, глаза же сдвинули к концу морды, боковую линию использовали по назначению. Раньше к кому их только не причисляли: и к микрозаврам, и к лепоспондилам. И даже выдвигалась гипотеза, что это ранние змеи. Но исследования поставили все на свои места, а Аделоспондилов определили как тупиковую ветвь ранних стегоцефалов.
Педерпес
В следующей ветви развития нас ждёт сюрприз из разрыва Ромера. Педерпес (354 млн. л. н.) - четвероногое, имеющее конечности способные выдерживать вес его тушки и позволяющие довольно быстро перемещаться по суше. Боковая линия все еще сохраняется,но в виде каналов в костях(как у кистеперых рыб). Строение очень схожее с ранними стегоцефалами вроде Ихтиостеги. На лапках по пять пальцев. Охотился он как в воде, так и на суше, а вот его потомство развивалось исключительно в водоемах.
Вот мы и нашли первого нормальноходящего четвероногого. Но есть одно НО. Он нам не родственник, даже не близко. Его предок Оссинодус был параллельной ветвью развития стегоцефалов. И развивался сохраняя черты как четвероногих так и рыб. Оссинодуса, Педерпеса и их более позднего родственника Ватчерию объединяют в семейство Ватчерееид - тупиковую ветвь развития стегоцефалов. Но, несмотря на все это, Педерпес является обладателем звания "первонах в ходьбе".
Локсомма
Далеко не уходя от того периода времени, стоит также упомянуть Бафетидов (к которым относилась Локсомма) семейство примитивных стегоцефалов. Но если сравнить их с другими стегоцефалами того времени, то они уже не выглядят примитивно. Череп, как у поздних амфибий, закрытое нёбо, как у некоторых ранних рептилиоморфов. Они являлись самыми эволюционно продвинутыми позвоночными того времени (хоть и не ходили по суше). И что самое удивительное, в итоге, как и Ватчерииды, гонку они проиграли, став тупиковой ветвью.
Церорахис
К сожалению, окаменелостей наших предков из разрыва Ромера пока не найдено. Но по окончанию этого временного периода мы сразу встречаем Церорахиса (338 млн. л. н.). Животина уже начала лишаться амфибийных черт. Череп становится выше и уже, хвост становится мощнее, тело удлиняется. Конечности хоть и не позволяют бегать с высокой скоростью, но медленно передвигать двухметровую тушку все таки возможно. Отсутствие боковой линии говорит, что Церорахис большую часть жизни обитал на суше. Кормился он всем, что мог укусить: выброшенная на берег рыба, медленные членистоногие, вышедшие на берег амфибии. Далеко от воды наш родственничек все же не уходил, т.к. размножался икрой.
Примерно в середине Карбона тетраподы разделяются на две группы: Темноспондильные (сохраняющие черты амфибий) и Рептилиоморфы (избавляющиеся от амфибийных черт).
Баланерпетон
Баланерпетон (336 млн. л. н.) - 50-ти сантиметровая амфибия, одна из первых Темноспондильных. В отличии от других тетропод, позвонок Темноспондила состоит из нескольких костей, кожа чешуйчатая. С самого своего появления Темноспондилы занимают различные ниши. У Баланерпетона, например, отсутствует боковая линия (охотился на суше), а у некоторых его родственников она не редуцировалась (охотились в воде).
Но размножались они все так же в воде.
Сильванерпетон
Сильванерпетон (336 млн. л. н.) - Рептилиоморф до 40 см. в длину. Примечательно, что это первый тетрапод с когтями на пальцах, т.е. в воду Сильванерпетон возвращался только чтобы отложить икру и не более. Задние конечности больше передних, но это не мешает ему передвигаться довольно быстро. А самое замечательное, что в кладу Рептилиоморфов включены и мы с вами. А значит, мы нашли нашего предка, который уверенно и быстро передвигается по суше! Пусть он не может далеко уйти от водоема, т.к. все ещё размножается в воде, но ведь и ходит, и бегает. То что мы искали.
А вот как наши предки научились путешествовать далеко от родных болот, мы разберём в следующем посте.
Как выйти из воды, когда у тебя плавники?1
385 млн. лет назад. Девонский период. Или как его ещё называют - Век рыб (рай рыбаков, если бы они существовали в то время). Растения все больше распространяются на суше, появляются первые деревья. Членистоногие, которых вытеснили из привычных мест обитания, освоились и закрепились вне водного пространства. Пока это единственные животные обитающие на суше (ад инсектофобов, если бы они существовали в то время). Последними в очереди, на выход из воды оказались позвоночные (предки рыбаков и инсектофобов). О них и поговорим.
Девонский пейзаж
Для начала разберёмся в каких условиях жили наши, все ещё водные, предки.
Континенты и острова того времени неумолимо стремятся к объединению. Это приводит к образованию больших зон мелководья, в том числе озёр и болот.
Карта позднего Девона
Крупным рыбам тяжело жить на малых глубинах, поэтому часть из них изменяет свой ареал обитания уплывая подальше от берегов, другая же их часть начинает приспосабливаться жить по новому. Среди последних были лопастеперые рыбы, которые, без преувеличений, оказались в нужное время и в нужном месте.
Чтобы выжить на мелководье, лопастеперые сплющиваются (уменьшают высоту тела и головы, при этом увеличивают их ширину)
Эвстеноптерон
Эвстеноптерон (385 млн. л. н.) был одним из первых пользователей данной системы строения. Можно сказать он был тестировщиком. Как видите, по большей части, он сохраняет рыбье строение. Только голова становится более плоской, задняя часть слишком громоздкая чтобы плавать по дну. По мнению учёных, не является переходным звеном.
Строение плавника лучеперой рыбы
Строение плавника лопастеперой рыбы
У лучеперых рыб плавник состоит из костных лучей, не соединённых между собой. Трудно из такого плавника сделать конечность, которая пригодится для хождения по земле, поэтому они и не пытались.
Плавник лопастеперых, напротив, состоит из множества соединённых между собой костей, на которых ещё и мясо имеется. Это уже почти лапка, осталось только отрастить пальцы. Вопрос в том, как?
С пальцами нашим рыбкам помогло все тоже мелководье.
Наши предки были не маленьких размеров. (Эвстеноптерон, например, до 1 м. в длину) И чтобы передвигаться в, совсем уж, мелкой воде, они начали использовать парные плавники (которые почти лапки) для того чтобы отталкиваться от дна. В более глубоких водоёмах было много мёртвых деревьев, которые ранее росли вдоль берегов. Поэтому и в этой обстановке плавники использовались для отталкивания, но теперь уже от деревьев.
Пандерихтис
Пандерихтис (384 млн. л. н.) учёл все ошибки предшественников. Стал плоским и избавился от ненужных спиных, брюшных и анальных плавников, также уменьшил хвостовой плавник. А вот нужные, парные плавники удлинил. Так же нам не родня.
Но и этого всего было недостаточно для спокойной жизни. Ведь было еще одно большое НО.
Растения, в большей степени, все еще росли либо в самих водоемах, либо вдоль них. И в процессе разложения мертвых растений, насыщение воды кислородом уменьшалось. Соответственно дышать под водой рыбам было тяжело. Но наши рыбки и здесь не растерялись и транформировали воздушный мешок в легкие, приобретя возможность равноценно дышать и атмосферным воздухом. Для этого они просто высовывали голову из воды. А вот и не все так просто.
Чтобы удобнее дышать над поверхностью воды, лопастеперые изобрели шею. Удобнейшее приспособление позволяющее, при надобности, поднять только голову, а не шевелить всем телом.
Тиктаалик
Он наш, родной! Тиктаалик (383 млн. л. н.) - все ещё является рыбой. Но он сильно продвинулся в сторону четвероногости. Плавники удлинились, голова стала плоской как мои шутки. Этой же головой Тиктаалик качал под туц-туц, потому что мог (развился шейный отдел, появилась возможность двигать головой вверх-вниз). Но самое главное что заимел наш предок - строение уха и рёбер, которые в дальнейшем передадутся
тетраподам.
Ихтеостега
Ихтиостега (367 млн. л. н.) - первое позвоночное которое могло сделать "одухотворенные пальчики". Первый стегоцефал, а также первая амфибия. Хвостовой плавник почти пропал. Жабры становятся внутренними. Плавники превращаются в элегантные лапки.
- "Но есть один нюанс"
Ихтеостега отрастила по семь пальцев на задних лапах, столько же и на передних. А у наших более поздних предков по пять пальцев. Тут мы упираемся в "провал Ромеро" - период, примерно, в 20 млн. лет. Из этого периода не найдено ни одной конечности тетрапода (четвероного) имеющую сразу пять пальцев, или переходной формы, от многопальцевости к пятипальцевасти. Поэтому уточнить наше родство с тем или иным стегоцефалом пока не представляется возможным. Кстати, у ближайшей родственницы Ихтеостеги, Акантостеги пальцев аж восемь.
Тулерпетон
Тулерпетон (364 млн. л. н.) - следующий новатор среди стегоцефалов. Эта протолягушка взяла и отказалась от жаберного дыхания на совсем.
Вот так пройдя тернистый путь эволюции, у стегоцефалов появилась возможность "выходить" из воды. Но и тут кроется нюанс. По большей части, из воды они выползали. И то, только для того чтобы перебраться в другой водоём или полакомиться выброшенной на берег рыбешкой. Все дело в том, что лапки не выдерживали веса их тел, и единственное место где они могли ходить - дно водоёма.
Да и питаться,кроме падали, на суше им было нечем. Всяких пауков или сколопендр попробуй догони, когда ты даже ходить толком не умеешь. Вот и жили они больше времени в воде, нежели на суше.
Как они научились "ходить" я рассказал. А вот как они все таки научились ходить по земле?
Открытие дня: амфибии проталкивают еду глазами
"Примерьте панцирь черепахи
Берегите себя и панцирь.
Расправьте руки и ноги.
План строения рук и ног достался нам от древних амфибий, вышедших на сушу 375 млн лет назад.
Если Вы чуть вспотели — отлично, потому что кожные железы — наше приобретение того же времени.
Попробуйте сделать глотательное движение, не моргая. Это трудно, потому что рефлекторное зажмуривание — наследие амфибий, которые до сих пор глотают еду глазами".
Интерактив в Биологическом музее им. Тимирязева.








































