Ископаемое, названное Tethymyxine tapirostrum, представляет собой 12-дюймовую рыбу, встроенную в плиту известняка мелового периода из Ливана. Он заполняет 100-миллионный пробел в летописи окаменелостей и показывает, что миксины более тесно связаны с кровососущими миногами, чем с другими рыбами. Это означает, что и миксины, и миноги развили свою угревоподобную форму тела и странные системы питания после того, как они отделились от остальной линии предков позвоночных около 500 миллионов лет назад.
"Это серьезная реорганизация генеалогического древа всех рыб и их потомков.
Это позволяет нам установить дату эволюции уникальных черт, которые отличают миксину от всех других животных ", – сказал Тецуто Мияшита, доктор философии, научный сотрудник отдела биологии и анатомии организмов Калифорнийского университета в Чикаго, руководивший исследованием. Результаты опубликованы на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Слизистая мертвая распродажа
Современные миксины известны своим причудливым, кошмарным внешним видом и уникальным защитным механизмом. У них нет глаз, челюстей или зубов, которыми можно было бы кусать, но вместо этого они используют остроконечный язык, похожий на устройство, чтобы отрывать плоть от мертвой рыбы и китов на дне океана.
Когда их преследуют, они могут мгновенно превратить воду вокруг себя в облако слизи, забивая жабры потенциальных хищников.
Эта способность производить слизь – вот что дало ископаемое Тетимиксин.
Мияшита использовал технологию визуализации, называемую синхротронным сканированием, в Стэнфордском университете, чтобы идентифицировать химические следы мягких тканей, которые остались в известняке, когда миксин окаменел. Эти мягкие ткани редко сохраняются, поэтому существует так мало примеров древних родственников миксин для изучения.
Сканирование обнаружило сигнал кератина, того же материала, из которого состоят ногти у людей. Кератин, как оказалось, является важной частью того, что делает защиту от слизи миксины настолько эффективной.
Хагфиш имеет ряд желез вдоль тела, которые производят крошечные пакеты из плотно свернутых кератиновых волокон, смазываемых слизью. Когда эти пакеты попадают в морскую воду, волокна взрываются и улавливают воду внутри, превращая все в помои, которые душат акул. Волокна настолько прочные, что при высыхании напоминают шелковые нити; они даже изучаются как возможные биосинтетические волокна для изготовления одежды и других материалов.
Мияшита и его коллеги обнаружили более сотни концентраций кератина вдоль тела окаменелости, а это означает, что древняя миксина, вероятно, выработала свою защиту от слизи, когда в море обитали грозные хищники, такие как плезиозавры и ихтиозавры, которых мы больше не видим сегодня.
«Теперь у нас есть окаменелость, которая может отодвинуть происхождение строения тела, напоминающего миксину, на сотни миллионов лет», – сказал Мияшита. "Теперь следующий вопрос: как это меняет наш взгляд на отношения между всеми этими ранними линиями рыб."
Встряхивание генеалогического древа позвоночных
Особенности новой окаменелости помогают поместить миксину и ее родственников на генеалогическое древо позвоночных. В прошлом ученые расходились во мнениях относительно того, где они принадлежат, в зависимости от того, как они решали вопрос.
Те, кто полагается только на ископаемые останки, склонны заключать, что миксины настолько примитивны, что даже не являются позвоночными. Это означает, что у всех рыб и их потомков позвоночных был общий предок, более или менее похожий на миксину.
Но те, кто работает с генетическими данными, утверждают, что миксины и миноги более тесно связаны друг с другом.
Это говорит о том, что современные миксины и миноги занимают особое место в генеалогическом древе позвоночных. В этом случае примитивный внешний вид миксины и миноги обманчив, а общий предок всех позвоночных, вероятно, был чем-то более традиционным, чем рыба.
Работа Мияшиты согласовывает эти два подхода, используя физические доказательства анатомии животного из окаменелостей, чтобы прийти к тому же выводу, что и генетики: миксину и миног следует сгруппировать отдельно от остальных рыб.
«В некотором смысле это меняет наши представления об этих животных», – сказал Майкл Коутс, доктор философии, профессор биологии и анатомии организмов в Калифорнийском университете в Чикаго и соавтор нового исследования. "Теперь у нас есть важное подтверждение того, что они представляют собой отдельную группу. Хотя они по-прежнему являются частью биоразнообразия позвоночных, теперь мы должны более внимательно взглянуть на миксину и миног и признать их очевидную примитивность как особенное состояние.
В последние несколько лет палеонтологи все чаще используют сложные методы визуализации, но исследование Мияшиты пока что является одним из немногих, в котором синхротронное сканирование используется для идентификации химических элементов в окаменелостях. Хотя было крайне важно обнаружить анатомические структуры в окаменелости миксины, он считает, что это также может быть полезным инструментом, который поможет ученым обнаружить краску или клей, которые использовались для украшения окаменелости или даже для прямой подделки образца.
Любая попытка оживить ископаемый образец оставляет химические отпечатки пальцев, которые светятся, как праздничные украшения, при синхротронном сканировании.
«Я впечатлен тем, что Тецуто организовал здесь», – сказал Коутс. "Он максимально использовал все различные методы и подходы, которые можно применить к этой окаменелости, чтобы извлечь из нее информацию, понять ее и тщательно проверить."
Исследование «Хагфиш из мелового моря Тетис и примирение морфолого-молекулярного конфликта в филогенезе ранних позвоночных» было поддержано Национальным научным фондом и Национальным советом по научным и инженерным исследованиям (Канада). Среди других авторов – Роберт Фаррар и Питер Ларсон из Института геологических исследований Блэк-Хиллз; Филип Мэннинг и Рой Вогелиус из Манчестерского университета; Николас Эдвардс и Уве Бергманн из Национальной ускорительной лаборатории SLAC; Дженнифер Энн из Детского музея Индианаполиса; Ричард Палмер и Филип Карри из Университета Альберты.