Все современные наземные позвоночные — от ящериц до человека — относятся к группе тетрапод (Tetrapods), предками которых были древние кистеперые рыбы (Crossopterygii). Первые тетраподоподобные формы появились в позднем девонском периоде приблизительно 390 миллионов лет назад. Они обитали на мелководье, а некоторые из них пытались выйти на сушу.

Однако ранние этапы развития этих животных оставались загадкой. Многие палеонтологи предполагали, что первые тетраподы проходили через личиночную стадию с наружными жабрами, напоминавшую современных головастиков или личинок саламандр. Метаморфоз — кардинальное изменение строения организма, при котором личинка превращается во взрослую особь,  рассматривался как важное звено адаптации, позволившее облегчить переход позвоночных от водной среды к наземной. Но прямых доказательств существования такого развития у ранних тетрапод долгое время найти не удавалось.

В 1960–1990-х годах в лагерштетте Мейзон-Крик неподалеку от Чикаго палеонтологи нашли большое количество окаменелостей возрастом 307–309 миллионов лет. Во второй половине XX века технологии еще не позволяли увидеть мельчайшие детали строения этих ископаемых, поэтому многие находки десятилетиями хранились в музейных коллекциях и ждали своего часа.

Среди окаменелостей оказались остатки эмболомеров (Embolomeri) — примитивных четвероногих существ, взрослые особи которых достигали в длину трех метров. Предполагается, что они были полуводными хищниками и, вероятно, могли передвигаться по суше.

Особый интерес вызвали окаменелости двух юных особей длиной примерно два сантиметра, которые сохранились настолько хорошо, что ученые смогли разглядеть не только их 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, сравнила их с современными амфибиями и обнаружила принципиальное различие. Свои выводы исследователи представили в журнале Science.

После вылупления у многих головастиков (личинок бесхвостых амфибий) 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 по сравнению с современными амфибиями. Подобная форма организации желточного запаса известна у некоторых групп рыб, включая двоякодышащих — древняя линия лопастеперых рыб, обладающих как жаберным, так и легочным дыханием.

Молодые эмболомеры в представлении художника / © Arjan Mann

Пардо и его коллеги обнаружили и другую важную деталь. Выяснилось, что у молодых эмболомеров отсутствовал один из харктерных признаков личиночной стадии — наружные жабры — органы дыхания, расположенные на внешней стороне тела личинок некоторых земноводных и рыб. Они представляют собой тонкие, обычно нитевидные выросты, которые эффективно поглощают растворенный в воде кислород.

Отсутствие наружных жабр у юных эмболомеров указало на то, что они не были типичными водными личинками, подобными головастикам. Череп и скелет тоже удивили исследователей. Молодые особи уже имели «взрослый» план строения тела без выраженной личиночной стадии. Это позволило исследователям предположить, что их развитие шло по прямому типу — без стадии радикальной перестройки всего организма, характерной для метаморфоза.

Похожий тип развития характерен и для человека: младенец постепенно увеличивается в размерах, меняются пропорции тела, но общая архитектура скелета и внутренних органов остается той же самой — это не метаморфоз, а прямой рост. Древние тетраподы, вероятно, развивались по такому же принципу.

Специалисты изучили окаменелости других четвероногих, которые жили 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 известны формы прямого развития, что заставляет по-новому взглянуть на происхождение жизненного цикла ранних тетрапод.   

Авторы научной работы полагают, что у первых тетрапод стадия личинки, по-видимому, отсутствовала, а развитие происходило по прямому типу — без метаморфоза. По крайней мере, на это указывают найденные окаменелости эмболомеров. Такие выводы противоречат распространенной гипотезе, согласно которой переход позвоночных к наземному образу жизни сопровождался сложным жизненным циклом с превращением через личинку.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.