Древние тетраподы вышли на сушу сразу «взрослыми»: новое открытие переписывает эволюцию

Все современные наземные позвоночные — от ящериц до человека — относятся к группе тетрапод (Tetrapods), чьими предками были древние кистеперые рыбы. Первые тетраподоподобные формы появились в позднем девонском периоде около 390 миллионов лет назад. Они обитали на мелководье, а некоторые пытались выходить на сушу. Однако ранние этапы развития этих животных долго оставались загадкой.

Многие палеонтологи предполагали, что первые тетраподы проходили через личиночную стадию с наружными жабрами, напоминавшую головастиков или личинок саламандр. Метаморфоз — кардинальное изменение строения организма, при котором личинка превращается во взрослую особь — рассматривался как важное звено адаптации, облегчившее переход позвоночных из воды на сушу. Но прямых доказательств такого развития у ранних тетрапод долгое время не было.

Окаменелости из лагерштетта Мейзон-Крик

В 1960–1990-х годах в лагерштетте Мейзон-Крик недалеко от Чикаго палеонтологи нашли множество окаменелостей возрастом 307–309 миллионов лет. Во второй половине XX века технологии не позволяли увидеть мельчайшие детали строения ископаемых, поэтому многие находки десятилетиями хранились в музейных коллекциях. Среди них оказались остатки эмболомеров (Embolomeri) — примитивных четвероногих существ, взрослые особи которых достигали трёх метров в длину. Предполагается, что они были полуводными хищниками и, вероятно, могли передвигаться по суше.

Особый интерес вызвали окаменелости двух юных особей длиной около двух сантиметров, которые сохранились настолько хорошо, что учёные смогли разглядеть не только скелет, но и мягкие ткани, а также фрагменты желточного мешка — зародышевого органа. Американская команда палеонтологов под руководством Джейсона Пардо (Jason Pardo) из Филдовского музея естественной истории детально изучила строение крошечных эмболомеров и сравнила их с современными амфибиями.

Ключевые отличия от современных амфибий

После вылупления у многих головастиков наружный желточный мешок постепенно уменьшается и втягивается в брюшную полость по мере расходования питательных веществ. У молодых эмболомеров этот резерв был организован иначе: желточный мешок оставался выраженной внешней структурой, не втягиваясь внутрь, что указывает на иные особенности раннего развития. Подобная форма организации желточного запаса известна у некоторых групп рыб, включая двоякодышащих — древнюю линию лопастепёрых рыб, обладающих как жаберным, так и лёгочным дыханием.

Исследователи обнаружили и другую важную деталь: у молодых эмболомеров отсутствовали наружные жабры — характерный признак личиночной стадии. Наружные жабры представляют собой тонкие нитевидные выросты, эффективно поглощающие растворённый в воде кислород. Их отсутствие указывает на то, что юные эмболомеры не были типичными водными личинками.

Череп и скелет тоже удивили учёных: молодые особи уже имели «взрослый» план строения тела без выраженных личиночных черт. Это позволило предположить, что их развитие шло по прямому типу — без стадии радикальной перестройки организма, характерной для метаморфоза. Похожий тип развития знаком нам по человеку: младенец постепенно увеличивается в размерах, меняются пропорции тела, но общая архитектура скелета и внутренних органов остаётся той же — это не метаморфоз, а прямой рост.

Специалисты изучили окаменелости других четвероногих, живших в то же время и в том же регионе. Ни у одного из этих образцов не выявили признаков личиночной стадии. У некоторых близких эволюционных групп также известно прямое развитие, что заставляет по-новому взглянуть на происхождение жизненного цикла ранних тетрапод. Авторы работы полагают, что у первых тетрапод стадия личинки, по-видимому, отсутствовала, а развитие происходило по прямому типу — во всяком случае, на это указывают найденные окаменелости эмболомеров. Эти выводы противоречат распространённой гипотезе, согласно которой переход позвоночных к наземному образу жизни сопровождался сложным жизненным циклом с превращением через личинку.