Удивительно: ученые разводят рыбу, которая выходит из воды

Мы знаем, что сотни миллионов лет назад рыба покинула воду и в конечном итоге превратилась в наземных животных. Но что, если это может произойти сегодня? Видимо, не невозможно. Группа исследователей из Университета Макгиил в Канаде занимается разработкой видов рыб, которые могут выживать из воды и свободно бродить по земле.

В научном журнале Nature недавно было опубликовано исследование, посвященное группе динозавровых угрей ( Polypterus senegalus ), которые выращивались «в земле» в течение последних восьми месяцев. Этот вид угря обычно живет в воде, но имеет легкие, дышащие воздухом (а также жабры) и может «ходить» - если можно рассмотреть маленькие шаги и скольжения - что делает его идеальной рыбой для изучения.

Идея состоит в том, что, поняв, как угорь динозавра начал ходить, ученые могут лучше понять, как исконные рыбы сделали свои первые шаги на земле миллионы лет назад.

«Раньше я смотрела на их плавники и то, как они двигаются, и думала: это так интересно и сложно», - говорит Эмили Станден, исследователь эволюционной биомеханики и ведущий исследователь Nature. «Тогда я подумал: вау! Как это переходит от плавника к чему-то, что может работать на земле? Так начался этот проект ».

Ходячая рыба

Чтобы выяснить, что именно произошло, когда первые водные животные мигрировали на сушу, Станден и его спутники использовали 111 молодых Polypterus senegalus и выращивали их в течение восьми месяцев в земной среде. Он состоял из покрытого галькой пола и только трех миллиметров воды - предосторожность, предотвращающая обезвоживание рыбы.

Ученые также сформировали контрольную группу, используя 38 рыб, выращенных в их естественной водной среде. «Эти рыбы имеют функциональные легкие и могут дышать воздухом», - объясняет Станден. У угрей динозавров также есть жабры, но они регулярно дышат на поверхности, чтобы увеличить запасы воздуха. Иногда они используют свои плавники, чтобы ходить по земле.

«Существуют эмпирические доказательства того, что угри динозавров перемещаются из одного эфемерного озера в другое [когда они обезвоживаются], - сказал Станден, - но они не делают этого добровольно». Тем не менее, этого факта более чем достаточно, чтобы попробовать. поднять этих молодых рыб на земле.

«После восьми месяцев обучения мы использовали высокоскоростное видео для анализа движений животных. Из-за нехватки времени эта часть анализа была проведена с 20 наземными и 10 водными рыбами. Ученые также убили по одному из каждой группы, чтобы выяснить, как этот процесс повлиял на их скелеты. Доказано, что жизнь на суше действительно меняет ход рыбы.

«Выращенная на земле рыба может лучше ходить с плавниками», - подтвердил Станден. «Они ставят ноги ближе к средней линии, поднимают головы выше и меньше скользят при ходьбе». Помимо этого, те, кто вырос на земле, обычно более последовательны в том, как они ходят, чем их коллеги. Однако поведение было не единственным, что изменилось.

Например, «кости плечевого пояса угря - те, которые поддерживают плавники - изменили форму, и их ключицы стали длиннее», сказал исследователь. Большинство произошедших изменений дало больше места для движения головы и плавников.

«Это важное изменение, потому что если вы думаете о земном образе жизни, вам нужна шея в земле, поскольку вы застряли в этом положении и вам нужно больше движения головы, независимо от тела».

Рыба, покинувшая море

Важно подчеркнуть, что экспериментальный характер этого исследования может ограничить некоторые выводы, к которым могут прийти исследователи. Например, угорь динозавра не имеет прямого отношения к первым видам рыб, которые когда-либо ходили по земле, таким как eusthenopteron.

«У нас нет предка рыбы, которая нас интересует», - объяснил Станден. Вместо этого ученые выбрали лучший вариант: они выбрали вид, который физически похож на окаменелости того периода. «[Угорь динозавра] - отличная модель, потому что он длинный, имеет чешуйчатую броню и боковой плечевой пояс, что означает, что они рядом с ним, рядом с рыбьим животом».

Несмотря на ограничения, Стенден заявил, что интересно поэкспериментировать с живыми животными, чтобы сделать выводы о том, что могло случиться с другими физически подобными видами во время огромного масштаба эволюционного перехода.

«Кажется, очень ясно, что изменения, вызванные окружающей средой, способствовали переходу от рыбы к земле. Таким образом, избирательное давление воздействовало на эти изменения, и они фиксировались в геноме в течение длительного периода времени ».

Станден в настоящее время повторяет эксперименты в надежде определить изменения в мышцах рыбы. Она также хочет проанализировать, что происходит, когда рыбу долго держат в почве. «Возможно, что большие изменения могут произойти, если мы будем держать их [вне воды] в течение более длительного периода. Наша мечта - сделать это в течение нескольких поколений », - заключил исследователь.