Австралийцы обнаружили древнейшие сердца возрастом 390-370 миллионов лет. Это сердца панцирных рыб
Палеонтологи обнаружили на австралийском местонахождении Гоугоу, возраст которого составляет 390-370 миллионов лет, окаменелости древних рыб плакодерм с хорошо сохранившимися внутренними органами, включая самые древние известные сердца. Как отмечается в статье для журнала Science, находка позволяет не только реконструировать строение плакодерм, но и лучше понять эволюцию челюстноротых — в том числе определить момент появления легких.
В отличие от костей, мягкие ткани плохо сохраняются в палеонтологической летописи. Это серьезно осложняет работу специалистов, изучающих анатомию и физиологию вымерших животных. Однако иногда в руки ученых все же попадают остатки древних существ с отлично сохранившимися покровами, мышцами и даже внутренними органами. Обычно такие ископаемые формируются в бескислородной среде с минимальным количеством бактерий, где они успевают окаменеть до того, как разложатся.
Местонахождения с исключительной сохранностью организмов, где можно обнаружить ископаемые с мягкими тканями, называют лагерштеттами консервационного типа. К ним относятся, например, сланцы Бёрджес в Британской Колумбии или Зольнхофен в Германии. Менее известный лагерштетт Гоугоу расположен в Австралии. На этом верхнедевонском местонахождении возрастом 390-370 миллионов лет были найдены многочисленные остатки древних рыб плакодерм (Placodermi) (или, как их называли раньше, панцирных рыб) с хорошо сохранившимися скелетами и мышцами. Когда-то они населяли тропический губко-водорослевый риф, а после гибели окаменели в глубоких водах с низким содержанием кислорода.
Команда палеонтологов под руководством Кейт Тринайстик (Kate Trinajstic) из Университета Кёртина описала еще несколько необычных ископаемых с местонахождения Гоугоу. Исследователи обнаружили здесь несколько окаменелостей плакодерм Compagopiscis croucheri и Incisoscutum ritchiei из отряда артродир (Arthrodira) с сохранившими трехмерную структуру внутренними органами. Отдельные экземпляры сохранили сердце (их сердца стали самыми древними в палеонтологической летописи), печень, желудок и кишечник. Это одна из первых находок такого рода. Ранее внутренние органы плакодерм и других ранних челюстноротых были известны лишь по остаткам пищеварительного тракта и кровеносных сосудов, которые принадлежали ботриолеписам (Bothriolepis) из отряда антиархов (Antiarchiformes).
Изучив артродир из Гоугоу с помощью фазово-контрастной синхротронной рентгеновской микротомографии и нейтронной томографии, Тринайстик и ее коллеги смогли реконструировать их внутреннее строение. Правда, ни один найденный экземпляр не содержал полного набора органов, поэтому авторам пришлось совместить воедино данные о нескольких образцах.
Исследователи выяснили, что артродиры обладали S-образным сердцем с предсердием, желудочком и артериальным конусом. Следов венозного синуса у ископаемых авторы различить не смогли, зато обнаружили отходящую от сердца вентральную аорту. В передней части брюшной полости исследователи увидели две ромбовидные структуры, в которых они опознали крупную двухдольную печень, служившую для повышения плавучести, как у современных акул. Кроме того, у древних рыб из Гоугоу сохранились следы желудка и кишечника со спиральным клапаном. В прямой кишке даже были обнаружены полупереваренные остатки ракообразного Montecaris gogoensis.
Никаких следов легких у артродир из Гоугоу обнаружить не удалось. Это важный аргумент в дискуссиях о происхождениях этих органов. Согласно одной гипотезе, легкие появились у общего предка костных рыб (Osteichthyes). Сторонники другой версии утверждают, что они возникли намного раньше — у первых челюстноротых. Отсутствие легких у рыб, изученных Тринайстик и ее коллегами, свидетельствует в пользу первой версии. Вероятно, легкие все же возникли позднее, у ранних костных рыб.
Данные о строении артродир также позволили уточнить их систематическое положение. Cердце этих рыб было сдвинуто в сторону головы, как у хрящевых и костных рыб, но не как у антиархов. Таким образом, филогенетические реконструкции, на которых артродиры ближе к поздним челюстноротым, чем антиархи, верны.
Ранее мы рассказывали о том, как палеонтологи проанализировали строение челюстных костей базальных плакодерм — акантоторацид. Оказалось, что у них, как и у ряда костных рыб, зубы были расположены по краям челюстей, крепились и к покровам тела, и к челюстным костям, а новые вырастали со стороны языка (внутренней), а не «щек» (наружной).
Сергей Коленов
Половое созревание у окаменелых амниот описали впервые
Исследователи из Германии, Китая, США и Японии обнаружили признаки полового созревания у ископаемой морской рептилии из южно-китайских отложений триасового периода. Это стало первым описанием пубертата у окаменелых амниот. Отчет о работе появился в журнале Current Biology. Определение полового созревания как правило базируется на вторичных половых признаках, распознать которые у вымерших рептилий практически невозможно. Альтернативу может представлять изучение формирования костей, но для этого нужны образцы представителей одного вида разных возрастов. Подходящим объектом для этого могут служить морские живородящие завроптеригии кейчоузавры (Keichousaurus hui), которые известны по тысячам образцов — от плода до крупной взрослой особи. У них выражен половой диморфизм: самцы примерно на 10 процентов крупнее самок, и с возрастом на их бедренных костях появляются хорошо различимые расширения в дистальной части и развитые дельтовидные в сечении гребни. У детенышей и самок эти кости ровной цилиндрической формы. Чтобы разобраться в процессе перехода от детеныша к взрослой особи, сотрудники Хэфэйского технологического, Боннского и Токийского городского университетов, а также Института динозавров Естественно-исторического музея округа Лос-Анджелес под руководством Мартина Сэндера (Martin Sander) провели гистологическое исследование образцов, высверленных из средней трети диафиза 18 бедренных костей кейчоузавров. 11 из них принадлежали самцам, шесть — самкам и один — изолированному плоду. Все они были обнаружены на юго-западе Китая в отложениях среднего триаса возрастом примерно 240 миллионов лет. В тонких отполированных срезах каждого образца, кроме плодного, под микроскопом были четко видны последовательные годичные циклы роста. В конце первого цикла наблюдались признаки модуляции роста, в частности снижение организации волокон, видимых в кросс-поляризованном свете. В конце каждого последующего цикла появлялось годичное кольцо (аннулюс) — тонкий слой аваскулярной пластинчатой костной ткани. Форма этих колец отражает срез кости в соответствующем возрасте, и по их динамике можно судить о траектории ее роста. Развитие костей у всех особей начиналось с аннулюсов круглой формы. У самцов с каждым годом эта форма становилась все более треугольной, максимально выраженной у взрослых, а у самок оставалась неизменной в процессе развития. Гистологически такие изменения у самцов были вызваны направленными отклонениями в аппозиции новых клеток вокруг кости, более высокой пористостью ткани и менее организованным расположением волокон в районе образующихся гребней. В сумме этот переход конфигурации кости от ювенильной к взрослой отражает процесс полового созревания. Построив кривые роста трех самцов и двух самок, исследователи выяснили, что траектории их развития в целом совпадают. Пубертат, для которого характерен быстрый рост, охватывал второй год жизни рептилий. После этого рост замедлялся — так происходит, чтобы переключить энергозатраты с него на размножение — но в течение нескольких лет еще продолжался (у одного из самцов до восьми лет). Авторы работы отмечают, что из-за небольшой выборки эти результаты могут быть неточными. Два дорсальных гребня бедренной кости кейчоузавра служат местом прикрепления широчайшей мышцы спины и трицепса, обеспечивающих приведение и распрямление задних конечностей. Вентральный гребень связан с работой мышц-сгибателей, таких как грудная, плечевая и бицепс плеча. Выраженные гребни свидетельствуют о высокой нагрузке на прикрепленные к ним мышцы, что, скорее всего, отражает вторичные половые признаки, относящиеся к бою, охоте и совокуплению, как и у современных чешуйчатых. У рептилий за рост костей и повышенную подвижность в пубертатном периоде отвечает мужской половой гормон тестостерон. Таким образом, обнаруженное развитие полового диморфизма бедренных костей у кейчоузавров, по-видимому, связано с действием внутренних факторов в виде половых гормонов и внешних — в виде связанного с пубертатом поведения, пишут авторы работы. По их данным, это стало первым описанием полового созревания у окаменелых амниот. В сумме полученные данные позволяют выделить в развитии кейчоузавров четыре стадии: плодную (от начала окостенения до рождения), ювенильную (от рождения до пубертата — вероятно, продолжительностью около года), пубертатную (от начала до завершения формирования характерной для взрослых формы костей у самцов — второй год жизни) и взрослую. В конце 2021 года палеонтологи опубликовали описание гигантского птерозавра кетцалькоатля (Quetzalcoatlus northropi), изучение которого продолжалось полвека — об этом рассказывает материал «Hic sunt dracones». Спустя полгода тираннозавров (Tyrannosaurus rex) предложили разделить на три разных вида — об этом можно почитать в материале «Постулат о трех тирексах».
