Первые четвероногие вылуплялись миниатюрными копиями взрослых — без стадии головастика

Биологи долгое время предполагали, что постепенная смена водного и наземного образа жизни была ключевым механизмом, позволившим предкам амфибий шаг за шагом адаптироваться к суше. Однако прямых палеонтологических доказательств этому не было — найти окаменелости новорождённых древних тетрапод с сохранившимися мягкими тканями крайне сложно.

Окаменелости из Мэзон-Крик

Авторы работы обратились к знаменитому местонахождению Мэзон-Крик в штате Иллинойс (США). В сидеритовых конкрециях каменноугольного периода мягкие ткани животных отпечатывались с исключительно высокой точностью. Учёные изучили коллекции Филдовского музея естественной истории, Смитсоновского института и частных собраний, чтобы найти окаменелости на самых ранних стадиях развития.

Палеонтологи отобрали остатки недавно вылупившихся детёнышей мегалихтиид, аистопод (в том числе вид Phlegethontia longissima с длиной черепа всего 4,5 миллиметра) и эмболомеров. Эти животные представляют эволюционные линии позвоночных до и сразу после появления лап с пальцами.

С помощью электронного микроскопа исследователи просканировали отпечатки, чтобы рассмотреть контуры тканей и проверить наличие временных личиночных органов, например наружных жабр.

Прямое развитие — никаких головастиков

Микроскопия показала, что у древнейших тетрапод полностью отсутствовала переходная личиночная стадия. Ни на одной окаменелости не было следов наружных жабр. Кости черепа, челюсти и зубы у новорождённых эмболомеров окостеневали стремительно. Вместо пассивного фильтрования планктона (как у головастиков) первые четвероногие рождались с клыками на нёбе и мощными челюстями — полностью готовые к хищничеству.

В брюшной полости окаменелостей микроскоп зафиксировал растянутый кишечник с остатками желтка. Отсутствие следов пищи в желудке указало на то, что животные погибли ещё до начала самостоятельного питания. Большой запас желтка означает, что предки четвероногих вылуплялись из крупных икринок, сразу появляясь на свет сформированными особями.

Учёные также переклассифицировали окаменелости Esconichthys apopyris размером от 20 до 60 миллиметров. Ранее их считали личинками древних двоякодышащих рыб. Анализ точек окостенения черепа и строения хвоста показал, что на самом деле это стайки недавно вылупившихся мегалихтиидов — рыб, чья линия вплотную подошла к появлению лап. У них тоже не оказалось личиночных черт.

Таким образом, превращение плавников в лапы и выход позвоночных на сушу произошли у животных с прямым типом развития. Классический метаморфоз современных земноводных — не наследие, а позднее эволюционное изобретение. Эта способность появилась внутри кроновой группы тетрапод на 40–60 миллионов лет позже освоения суши, вероятно, как способ адаптации к жизни в сезонно пересыхающих водоёмах.