Известно, что жабры позволяют многим видам животных дышать под водой, однако у них есть и дополнительная функция — регулировать ионный и pH-баланс в крови, как это делают почки. Изначально ученые полагали, что эти функции жабр возникли и развивались параллельно, но теперь они пересмотрели свои взгляды.
Ланцетник не похож на рыбу, но по его строению можно судить об анатомии далеких рыбьих предков / © kupuk.net
Червеобразные предки всех современных позвоночных, от рыб до человека, впервые появились около 500 миллионов лет назад, когда вся жизнь на Земле еще плавала в море. У этих существ примитивные жабры переняли на себя функцию дыхания, которую ранее выполняла кожа. Ученые предполагали, что именно такой переход позволил мелким существам стать крупнее и активнее, дав начало первым рыбам.
Но что, если первоначальной функцией жабр была не интенсификация дыхания, а выделение? Ведь почек у тех древних организмов все еще не было, водно-солевой и pH-баланс крови поддерживался через кожу, так что появление специализированных органов могло помочь эффективнее регулировать состав крови.
Чтобы поставить точку в этом вопросе, исследователи изучили функции кожи и жабр у трех животных: миног, ланцетников и кишечнодышащих. Миноги относятся к позвоночным, ланцетники — к хордовым (у них есть внутренний стержень, или хорда, но нет настоящего позвоночника), а кишечнодышащие — к полухордовым.
Все эти животные отражают различные этапы эволюционного развития позвоночных, что позволяет использовать их как упрощенную модель. Функцию дыхания жабры выполняют только у миног, а вот функцию выделения ионов — у всех трех животных, так что, скорее всего, первоначально они служили именно для поддержания баланса ионов в крови.
Получается, поначалу все жабры служили нашим предкам органом выделения. Вероятно, жабры переняли на себя функцию газообмена по мере увеличения размеров тела и повышения активности, то есть с появлением ближайших предшественников современных рыб.
Исследование опубликовано в журнале Nature.