Крупное сердце и острые чувства: учёные раскрыли секрет эволюционного взрыва древних рыб

Реконструкция Norselapsis glacialis в их водной среде. Автор: Кристен Титджин

Международная команда учёных из Канадского музея природы и Чикагского университета реконструировала мозг, сердце и плавники вымершей рыбы Norselaspis glacialis по крошечной окаменелости размером с ноготь. Исследование показало, что изменения в сторону быстрого плавания и обострённых чувств произошли задолго до появления челюстей и зубов.

«Это первые акты ключевого эпизода нашей собственной глубокой эволюционной истории», — заявил Тэцуто Мияшита, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature.

Рыбы существуют уже полмиллиарда лет. Самые ранние виды обитали у морского дна, но с появлением челюстей и зубов всё изменилось — 400 миллионов лет назад челюстные рыбы доминировали в толще воды. В конечном итоге от этого эволюционного взрыва произошли и четвероногие животные, включая человека.

Долгое время оставалось загадкой, как произошёл этот переломный момент. Стандартная теория предполагает, что сначала развились челюсти, а затем другие части тела изменились, чтобы поддерживать новый хищнический образ жизни.

«Но под этим преобразованием зияет большой пробел в данных», — отметил Майкл Коутс, профессор Чикагского университета.

Реконструкция Norselapsis glacialis. Автор: Кристен Титджин

Новое исследование переворачивает теорию «челюсти прежде всего» с ног на голову. Учёные обнаружили у бесчелюстной рыбы Norselaspis черты, которые считались уникальными для челюстных форм. Окаменелость возрастом более 400 миллионов лет показывает, что острые чувства и мощное сердце развились задолго до челюстей.

Ископаемое сохранилось настолько хорошо, что учёные смогли увидеть отпечатки сердца, сосудов, мозга, нервов и даже крошечных мышц, двигавших глазными яблоками. Окаменелость была обнаружена среди тысяч песчаниковых блоков, собранных французской экспедицией на Шпицберген в 1969 году.

Крошечная окаменелость Norselapsis возрастом 400 миллионов лет. Автор: Майкл Коутс, Чикагский университет

С помощью синхротронного сканирования учёные создали цифровой атлас анатомии рыбы. Например, у Norselaspis было семь мышц для движения глаз (у человека — шесть), огромные внутренние уши и сердце. Если бы рыба была размером с человека, её внутренние уши были бы величиной с авокадо, а сердце — с дыню канталупу.

«Можно сказать, у Norselapsis было сердце акулы под кожей миноги», — пошутил Мияшита.

Исследование также опровергает теорию, что плечи и руки современных четвероногих эволюционировали из жаберных структур. Нервы, идущие к плечам у Norselaspis, оказались отделены от нервов, ведущих к жабрам.

3D-реконструкция черепа Norselapsis. Автор: Майкл Коутс, Чикагский университет

Учёные предполагают, что такие изменения были связаны с необходимостью избегать хищников, а не охотиться. Однако позже эти адаптации позволили челюстным рыбам эффективно добывать пищу.

«Эволюция челюстей — это как выстрел в Сараево, начавший Первую мировую войну. Но важно понимать контекст», — пояснил Мияшита.

Исследование опубликовано в журнале Nature: DOI: 10.1038/s41586-025-09329-9