Едно от първите животни, излезли на сушата, се върна направо във водата

Визията на един художник за Qikiqtania. (Алекс Боерсма/CC BY-ND)

Преди приблизително 365 милиона години една група риби напуснала водата, за да живее на сушата.

Тези животни бяха ранни четириноги , линия, която ще излъчва, за да включва много хиляди видове, включително земноводни, птици, гущери и бозайници. Човешките същества са потомци на тези ранни тетраподи и ние споделяме наследството от техния преход от вода към суша.

Но какво ще стане, ако вместо да се осмелят да излязат на брега, се бяха върнали? Ами ако тези животни, точно на прага на напускане на водата, се бяха оттеглили, за да живеят отново в по-открити води?

Нов фосил предполага, че една риба всъщност е направила точно това. За разлика от други тясно свързани животни, които използваха перките си, за да подпират телата си на дъното на водата и може би от време на време излизаха на сушата, това новооткрито създание имаше перки, които бяха направени за плуване.

Том Стюарт държи вкаменелостите от Qikiqtania. (Стефани Санг/CC BY-ND)

През март 2020 г. бях в Чикагския университет и член на биолог На Нийл Шубин лаборатория. Работих с Джъстин Лембърг, друг изследовател в нашата група, за обработка на вкаменелост, събрана през 2004 г. по време на експедиция до канадската Арктика.

От повърхността на скалата, в която беше вграден, можехме да видим фрагменти от челюстите, дълги около 2 инча (5 см) и със заострени зъби. Имаше и петна от бели люспи с неравна текстура. Анатомията ни даде фини намеци, че вкаменелостта е ранен тетрапод. Но искахме да видим вътре в скалата.

Затова използвахме технология, наречена CT сканиране, която заснема рентгенови лъчи през образеца, за да търсим всичко, което може да е скрито вътре, извън полезрението.

На 13 март сканирахме невзрачно парче скала, което имаше няколко люспи отгоре, и открихме, че съдържа цяла перка, заровена вътре. Челюстите ни паднаха. Няколко дни по-късно лабораторията и кампусът затвориха и COVID-19 изпрати ни в затвора.

Перката се разкри

Перка като тази е изключително ценна. Това може да даде на учените улики за това как са се развивали ранните тетраподи и как са живели преди стотици милиони години. Например, въз основа на формата на определени кости в скелета, можем да направим прогнози за това дали дадено животно плува или ходи.

Въпреки че първото сканиране на перката беше обещаващо, трябваше да видим скелета във висока резолюция. Веднага след като ни разрешиха да се върнем в кампуса, професор от катедрата по геофизични науки на университета ни помогна да отрежем блока с помощта на трион за камъни.

Това направи блока повече перка, по-малко камък, позволявайки по-добро сканиране и по-близък изглед на перката.

Когато прахът се разсея и приключихме с анализа на данните за челюстите, люспите и перката, разбрахме, че това животно е нов вид. Не само това, оказва се, че това е един от най-близките известни роднини на гръбначните животни с крайници – онези същества с пръсти на ръцете и краката.

Нарекохме го Qikiqtania wakei . Името на рода му, произнасяно „kick-kiq-tani-ahh“, се отнася до думите на Инуктитут Qikiqtaaluk или Qiqiqtani , традиционното наименование на регион, където е открит фосилът .

Когато тази риба е била жива, преди много стотици милиони години, това е била топла среда с реки и потоци. Видовото му име почита покойния Дейвид Уейк , учен и ментор, който вдъхнови толкова много от нас в областта на еволюционната биология и биологията на развитието.

Скелетите разказват как е живяло едно животно

Кикиктания разкрива много за критичен период в историята на нашето родословие. Люспите му показват недвусмислено на изследователите, че е живял под вода. Те показват сензорни канали, които биха позволили на животното да открие потока вода около тялото си.

Челюстите му ни казват, че е търсил храна като хищник, хапейки и задържайки плячката с поредица от зъби и изтегляйки храна в устата си чрез засмукване.

Но е Кикиктания гръдната перка, която е най-изненадваща. Има раменна кост, точно както нашата горна ръка. Но Кикиктания има много особена форма.

Ранни тетраподи, като Тиктаалик , имат раменни кости, които имат изпъкнал ръб от долната страна и характерен набор от издатини, където се прикрепят мускулите. Тези костни издатини ни казват, че ранните четириноги са живели на дъното на езера и потоци, използвайки своите перки или ръце, за да се подпират, първо на земята под водата, а по-късно на сушата.

Кикиктания раменната кост е различна. Липсват тези запазени марки хребети и процеси. Вместо това раменната му кост е тънка и с форма на бумеранг, а останалата част от перката е голяма и подобна на гребло. Тази перка е създадена за плуване.

Докато други ранни четириноги си играеха на брега на водата, научавайки какво може да предложи земята, Кикиктания правеше нещо различно. Неговата раменна кост наистина не прилича на всички други известни.

Моите колеги и аз смятаме, че това показва това Кикиктания се е върнал от ръба на водата и е еволюирал, за да живее отново извън земята и в открити води.

Еволюцията не е марш в една посока

Еволюцията не е прост, линеен процес . Въпреки че може да изглежда, че ранните тетраподи неизбежно се насочват към живот на сушата, Кикиктания показва точно ограниченията на такава насочена перспектива.

Еволюцията не е изградила стълба към хората. Това е сложен набор от процеси, които заедно израстват заплетеното дърво на живота. Образуват се нови видове и те се разнообразяват. Клоните могат да се отправят в произволен брой посоки.

(Нийл Шубин/CC BY-ND)

Горе: Нийл Шубин, който е открил вкаменелостта, сочейки през долината към мястото, където е открита Qikiqtania на остров Ellesmere.

Този фосил е специален по толкова много причини. Не е просто чудо, че тази риба се е запазила в скала в продължение на стотици милиони години, преди да бъде открита от учени в Арктика, на Остров Елсмиър . Не само че е забележително завършен, с пълната му анатомия, разкрита от случайност на прага на глобален пандемия .

Той също така предоставя, за първи път, поглед върху по-широкото разнообразие и набор от начини на живот на рибите при прехода от вода към суша. Помага на изследователите да видят повече от стълба и да разберат това очарователно, заплетено дърво.

Откритията зависят от общността

Кикиктания е открит на инуитска земя и принадлежи на тази общност. Моите колеги и аз успяхме да проведем това изследване само благодарение на щедростта и подкрепата на хората в селата Резолют Бей и Гриз Фиорд, ловците и траперите на Ивик от Гриз Фиорд и Министерството на наследството и културата, Нунавут.

За тях, от името на целия ни изследователски екип, „nakurmiik“. Благодаря ти. Палеонтологичните експедиции на тяхната земя наистина промениха начина, по който разбираме историята на живота на Земята.

COVID-19 попречи на много палеонтолози да пътуват и да посещават полеви обекти по света през последните няколко години. Ние сме нетърпеливи да се върнем, да посетим стари приятели и да търсим отново.

Кой знае какви други животни лежат скрити, чакайки да бъдат открити в блокове от невзрачен камък.

Томас Стюарт , асистент по биология, Пен Стейт

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.