Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель







Главная / Новости науки версия для печати

Ископаемые рыбы в очередной раз подтвердили правоту Дарвина


Эта камбала (Pleuronectes platessa) лежит на левом боку. Оба глаза у нее находятся на правой стороне головы. У мальков камбалы череп симметричный, как у обычных рыб, но в процессе развития одна из глазниц перемещается сначала на верхний край головы, а затем на другую сторону. Фотография из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature
Эта камбала (Pleuronectes platessa) лежит на левом боку. Оба глаза у нее находятся на правой стороне головы. У мальков камбалы череп симметричный, как у обычных рыб, но в процессе развития одна из глазниц перемещается сначала на верхний край головы, а затем на другую сторону. Фотография из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature

Излюбленным аргументом противников Дарвина с давних пор была кажущаяся неспособность его теории объяснить происхождение камбалообразных рыб. Утверждалось, что перемещение глаза с одной стороны головы на другую не могло происходить постепенно, потому что на начальных этапах эти изменения не приносили бы никакой пользы своим обладателям. Однако найденные в эоценовых отложениях Италии и Франции ископаемые переходные формы в очередной раз подтвердили правоту дарвиновской теории.

Все современные представители отряда камбалообразных (Pleuronectiformes) имеют асимметричный череп с глазами на одной стороне. Личинки камбалообразных гораздо больше похожи на «нормальных» рыб: глаза у них, как и положено, располагаются на разных сторонах головы. В ходе индивидуального развития одна из глазниц постепенно смещается сначала на верхний край головы, а затем на противоположную сторону.

Смещение глаза в ходе индивидуального развития камбалы Bothus ocellatus. Слева: оба глаза еще находятся по разные стороны черепа. В центре: правый глаз переполз на «макушку». Справа: оба глаза на левой стороне. Изображение с сайта vertebrates.si.edu
Смещение глаза в ходе индивидуального развития камбалы Bothus ocellatus. Слева: оба глаза еще находятся по разные стороны черепа. В центре: правый глаз переполз на «макушку». Справа: оба глаза на левой стороне. Изображение с сайта vertebrates.si.edu

Дарвин и его последователи предполагали, что изменения в строении черепа, наблюдающиеся у камбалообразных в ходе индивидуального развития, воспроизводят эволюцию группы. Не зная материальной природы наследственности и изменчивости, Дарвин допускал, что в данном случае мог работать «ламарковский» эволюционный механизм: предкам камбал, повадившимся лежать на боку, приходилось постоянно косить глаза, и прижизненные изменения, выработавшиеся у рыб в результате такой «тренировки», передавались потомству. В начале XX века, однако, стало ясно, что подобные изменения, выработавшиеся в течение жизни, наследоваться не могут. Следовательно, если дарвиновские представления об эволюции путем постепенных изменений верны, движущей силой процесса мог быть только естественный отбор врожденных наследственных отклонений. Иными словами, предки камбал, у которых «нижний» глаз от рождения был чуть-чуть сдвинут к макушке, должны были оставлять больше потомства, чем те, у которых череп был строго симметричен, а «нижний» глаз смотрел прямо в песок.

Это предположение многим казалось неправдоподобным. Какое преимущество могло дать предкам камбал небольшое смещение глаза, если он все равно оставался на нижней стороне головы и, следовательно, не мог ничего видеть, кроме песка? Противники дарвинизма издавна утверждали, что гипотетические переходные формы между «обычными» рыбами и камбалами — формы, у которых череп уже асимметричен, но глаза еще находятся по разные стороны головы, — не могли возникнуть под действием отбора, да и вообще не могли существовать. Такое строение, говорили они, было бы бессмысленным, неадаптивным.

Подобные рассуждения использовались не только креационистами, но и добросовестными учеными, которые пытались найти выход из кажущегося тупика, предлагая альтернативные эволюционные теории. В частности, эволюция камбал была любимым примером Рихарда Гольдшмидта (см. также Richard Goldschmidt), который выдвинул идею скачкообразной эволюции (теория макромутаций или «перспективных монстров» («Hopeful Monster» hypothesis). Гольдшмидт полагал, что камбалы появились в результате одной крупной мутации, которая сразу перенесла глаз на другую сторону головы. Получившийся «монстр» оказался «перспективным», он сразу получил адаптивное преимущество, и его потомки размножились в морях.

Идеи Гольдшмидта в настоящее время не пользуются большой популярностью, хотя никто не отрицает, что крупные мутации время от времени происходят. Но вот вероятность того, что такая мутация окажется полезной, по-видимому, чрезвычайно мала. Гораздо более типичной является «дарвиновская», то есть более или менее постепенная эволюция. Но в этом случае должны были существовать переходные формы между «обычными» рыбами и камбалами, а найти их до сих пор не удавалось.

Самыми примитивными представителями камбалообразных до сих пор считались псеттоды (род Psettodes), у которых «смещенный» глаз находится на верхнем ребре головы. Но все-таки этот глаз уже не зарывается в песок, когда рыба лежит на дне.

Псеттод (Psettodes) до сих пор считался самым примитивным представителем камбалообразных. «Смещенный» глаз у него находится на верхнем ребре головы. Другой примитивный признак псеттода — спинной плавник, не доходящий до головы. Фото с сайта www4.pantown.com
Псеттод (Psettodes) до сих пор считался самым примитивным представителем камбалообразных. «Смещенный» глаз у него находится на верхнем ребре головы. Другой примитивный признак псеттода — спинной плавник, не доходящий до головы. Фото с сайта www4.pantown.com

И вот наконец долгожданное «недостающее звено» между нормальными рыбами и камбалообразными найдено. Честь открытия принадлежит Мэтту Фридману (Matt Friedman) из Чикагского университета, опубликовавшему в последнем номере журнала Nature статью с описанием двух ископаемых рыб из отложений ипрского и лютетского веков (55,8–40,4 млн лет назад, эоценовая эпоха) Франции и Северной Италии.

Первая рыба, получившая название Heteronectes chaneti, ранее не была известна науке. Вторая (род Amphistium с двумя видами: paradoxum и altum) уже была известна, но Фридману впервые удалось точно реконструировать строение ее черепа при помощи рентгеновской томографии.

Эти две рыбы имеют то самое строение черепа, которое противники Дарвина считали «невозможным»: череп резко асимметричен, одна глазница уже сместилась наверх, но оба глаза еще находятся по разные стороны головы. Это явно не ошибка и не результат посмертных изменений ископаемых костей. Среди фактов, подтверждающих это, можно упомянуть асимметричное строение лобных костей у Heteronectes. Правая лобная кость крупная, прямоугольной формы; левая же превратилась в узкую изогнутую пластинку, ограничивающую верхний край сместившейся вверх глазницы. Род Amphistium известен по множеству экземпляров, и строение костей черепа у всех более или менее одинаково. Во всех случаях череп асимметричен, одна из глазниц смещена вверх, но остается на «своей» стороне черепа.

Все найденные экземпляры Heteronectes и Amphistium как минимум на порядок крупнее мальков современных камбалообразных на той стадии, когда глаза у них оказываются на одной стороне головы. Даже у примитивного (или, как сейчас принято говорить, «морфологически консервативного») псеттода глаз оказывается на верхнем ребре головы уже при длине тела 13 мм, тогда как длина типового экземпляра Heteronectes — 142 мм. Следовательно, не может быть и речи о том, что найденные переходные формы представляют собой мальков, у которых миграция глазницы еще не завершилась. Об этом же свидетельствует и целый ряд других признаков, таких как полное окостенение черепа и отсутствие возрастных изменений в положении глазницы у Amphistium в процессе роста от 103 до 200 мм. Несомненно, эти рыбы — взрослые, и глазницы у них находятся в своем окончательном положении.

Не только строение черепа, но и другие морфологические признаки Heteronectes и Amphistium свидетельствуют о том, что это самые примитивные из известных на сегодняшний день камбалообразных. В их скелете имеются некоторые архаичные признаки, характерные для предков камбалообразных — древних представителей надотряда Perciformes. Некоторые из этих признаков не сохранились ни у кого из современных камбалообразных, другие сохранились только у псеттода (например, шипы в спинном и анальном плавниках).

Любопытно, что среди экземпляров Amphistium есть как «левые», так и «правые» особи. То же самое наблюдается у псеттода, однако у всех более продвинутых камбалообразных такие вариации крайне редки: каждый вид обычно представлен или только «левыми», или только «правыми» рыбами.

Находки убедительно показали, что становление камбалообразных все-таки шло «по Дарвину» — постепенно, а не «по Гольдшмидту» — одним скачком. Следовательно, постепенные преобразования черепа в индивидуальном развитии современных камбалообразных действительно воспроизводят ход их эволюции, что соответствует «биогенетическому закону» Геккеля (см. также Recapitulation theory); этот закон в своей жесткой и абсолютизированной форме давно отвергнут наукой, но в смягченном варианте часто оказывается вполне справедлив.

Ископаемые рыбы, описанные Фридманом, опровергают утверждение о «невозможности» и «нежизнеспособности» переходных форм между камбалами и нормальными рыбами с симметричным черепом. Однако хотелось бы еще и понять, как же все-таки древние камбалообразные использовали свой нижний глаз, который должен был, по идее, глядеть прямо в песок. Фридман отмечает, что подсказку можно найти в поведении некоторых современных камбалообразных, которые время от времени приподнимают свое тело над поверхностью дна, опираясь на лучи спинного и анального плавников. Heteronectes и Amphistium тоже могли «отжиматься» таким образом, поскольку спинной и анальный плавники у них были очень мощные. Приподнимая голову над песком, эти рыбы могли своим смещенным нижним глазом осматривать поверхность дна перед собой в поисках добычи.

Опираясь на лучи спинного и анального плавников, древние камбалообразные могли приподнимать голову над песком и осматривать своим «нижним» глазом поверхность дна. Рисунок P. Janvier из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature
Опираясь на лучи спинного и анального плавников, древние камбалообразные могли приподнимать голову над песком и осматривать своим «нижним» глазом поверхность дна. Рисунок P. Janvier из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature

Необходимо отметить, что Heteronectes и Amphistium не были прямыми предками современных камбалообразных. Они были «всего-навсего» очень близкими родственниками этих предков, точнее — малоизменившимися потомками тех рыб, что дали начало всем камбалообразным, современным и вымершим. Впрочем, то же самое можно сказать практически о любой ископаемой переходной форме: вероятность найти в палеонтологической летописи чьего-нибудь прямого предка очень мала, и по умолчанию среди биологов принято такую возможность вообще не рассматривать. Поэтому любая переходная форма автоматически интерпретируется как «боковая веточка», а не «участок ствола».

По-видимому, первые камбалообразные появились еще в палеоцене (65,6–55,8 млн лет назад) и очень быстро разделились на множество эволюционных линий. В эоцене, когда жили Heteronectes и Amphistium, уже существовали более продвинутые камбалообразные с глазами на одной стороне головы. Таким образом, удивительные рыбы, описанные Фридманом, уже в эоцене были своего рода живыми ископаемыми, то есть мало изменившимися («морфологически консервативными») потомками общего предка группы. В эоценовых морях они смотрелись примерно так же, как в современных смотрится псеттод с глазом на макушке.

Источник: Matt Friedman. The evolutionary origin of flatfish asymmetry // Nature. 2008. V. 454. P. 209–212.

Александр Марков


Комментарии (67)



Последние новости: ПалеонтологияЭволюцияАлександр Марков

23.07
Млекопитающие с относительно крупным мозгом более уязвимы
11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
7.07
В бирманском янтаре мелового периода найден вымерший убийца пауков
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
8.06
Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия