Помните каноническую иллюстрацию выхода позвоночных на сушу? Странное существо, нечто среднее между рыбой и тритоном, выбирается из пересыхающего пруда, опираясь на лапообразные плавники. Пересыхающий пруд — довольно важный элемент картины: по господствующей теории, позвоночные позднего девона начали штурм суши именно из-за исчезновения привычной среды обитания. Чтобы перейти из пересыхающего пруда в более или менее приличный водоём, требовалось усовершенствование плавников.

 В статье, вышедшей в Journal of Geology, профессор Грегори Реталлак из Орегонского университета (США) предлагает иной механизм того, как рыбы выбрались на берег. Собственно говоря, непосредственной целью его работы было выяснить, как плавники преобразовались в лапы, а выход на сушу с модифицированными конечностями для предков амфибий был уже делом техники. Выдвинутая им гипотеза учитывает ископаемые останки переходных рыбо-амфибийных форм, которые были сделаны на территории штатов Мэриленд, Нью-Йорк и Пенсильвания. По словам учёного, эти останки соответствовали вовсе не пересыхающим прудам или участкам суши, по которым ползли предки амфибий в поисках нового водоёма. Эти предки жили в поймах рек, где им приходилось блуждать по довольно пересечённой подводной местности: поваленные и растущие деревья, растительный мусор, переплетения корней. И это не говоря уже о не слишком прозрачной воде.

 Трансформация конечностей и понадобилась, чтобы перемещаться по такой захламлённой территории, протискиваться сквозь растительный мусор. А чтобы лучше хватать добычу на таком мелководье, необходимо было сформировать гибкую шею.

 Получается, что конечности рыб преобразовывались в лапы не столько из-за пересыхания и исчезновения прежних мест обитания, сколько из-за чрезмерной влажности и появления стабильных экологических ниш в речных поймах и затопляемых берегах водоёмов. Так что поначалу речь о выходе на сушу не шла, просто древним рыбам нужно было освоить разновидность водоёма, из-за чего у них парадоксальным образом стал формироваться «наземный» облик. Зато потом, когда древним полурыбам-полуамфибиям всё-таки вздумалось выбраться из воды, к их услугам были уже почти сформировавшиеся лапы.

http://uonews.uoregon.edu/archive/news-release/2011/12/new-theory-emerges-where-some-fish-became-four-limbed-creatures

Еще информация

"Плавник стал ногой после утраты нескольких генов"

Эмбриональное развитие всех позвоночных животных, от рыб до человека, на начальных стадиях очень похоже. Тем не менее, у рыб развиваются плавники, а у наземных позвоночных из тех же зачатков вырастают конечности, пригодные для хождения по суше. От чего это зависит, выяснили канадские ученые из университета Оттавы (University of Ottawa) в сотрудничестве с коллегами из Великобритании, Сингапура и Германии.

О родственности (биологи говорят о "гомологичности") плавников и конечностей можно судить по анатомическому сходству скелетов. Но есть отличие - краевой слой эпидермиса при развитии плавников у рыб образует тонкие нити актинотрихии. У наземных позвоночных, а также у ластоногих млекопитающих и водных рептилий их нет.

Ключевые нити и ключевые гены плавников
Актинотрихии служат опорными структурами плавников, в дальнейшем из них формируются острые плавниковые лучи - лепидотрихии. Состоят актинотрихии из белка эластоидина по свойствам похожего на белки млекопитающих, коллаген и эластин. Но детальное строение этого белка до сих пор не было изучено.

Группа Мари-Андре Акименко (Marie-Andree Akimenko) работала с излюбленным биологическим объектом - рыбкой данио рерио, или зебрафиш. Ученые нашли два гена, которые при развитии зародыша активизируются только в плавниках. А затем показали, что эти гены кодируют белки со свойствами эластоидина. Расшифрованный белок биологи назвали актинодином и убедились, что именно из него состоят плавниковые нити.

Гены and1 и and2 кодируют белки And1 и And2. Они содержат соответственно восемь и десять повторов одинакового мотива из девяти аминокислот. Белковые молекулы соединяются друг с другом, формируя тяжеподобные структуры.

Гены актинодина начинают работать в зародыше рыбы в местах зачатков плавников. Именно после этого на них развиваются актинотрихии, затем туда же мигрируют клетки соединительной ткани - фибробласты и образуют лопасть плавника. В конце формируются плавниковые лучи.

Биологи обнаружили активность генов не только в зародыше, но и у взрослой рыбы при регенерации поврежденных плавников.

В эмбрионах данио рерио ученые заблокировали работу генов and1 и and2. Выключение генов актинодина по цепочке нарушило работу множества других генов и синтез соответствующих белков - так называемых факторов роста. В мутантных зародышах развились, правда, все-таки не ноги, а дефектные укороченные плавники без актинотрихий и лопастей.

Иногда потеря ведет к прогрессу
Гены and1 и and2 биологи нашли и у других костных рыб, а также у химеры Callorhinchus milii - древней хрящевой рыбы, дожившей до наших дней. У наземных же позвоночных таких генов просто нет. Из этого ученые сделали вывод, что гены имеют древнее происхождение, а в процессе выхода рыб на сушу утрачены за ненадобностью. Причем сначала гены перестали работать в парных грудных и брюшных плавниках, а потом - в хвосте. Это подтверждается ископаемыми остатками первых примитивных водных четвероногих из позднего девона. Их конечности уже выглядели как ноги, а не как плавники, а хвост еще был устроен по рыбьему типу.


Перевел Infox.ru 


P.S: Relict благодарит Ravcheyev (Равчеева) за устранение ляпов в данной статье.