Первые обладатели шеи почти не могли вертеть головой
Появление шеи считают одним из важных шагов на пути позвоночных из воды на сушу. Однако новое исследование показало, что первые ее обладатели почти не могли двигать головой независимо от туловища.
Появление шеи стало важным изменением на пути от рыб к наземным позвоночным. Голова отделилась от плечевого пояса и получила возможность двигаться независимо от туловища. Долгое время считалось, что именно свобода движений помогала древним животным осваивать мелководье и сушу, позволяя менять положение головы при поиске и захвате пищи.
Одним из главных примеров стал тиктаалик — ископаемая рыба, сочетавшая рыбьи признаки с особенностями будущих четвероногих. Ученые описали его еще в 2006 году и назвали подвижную шею одной из отличительных черт наряду с устройством плавников, напоминавших конечности.
Тиктаалик еще сохранял чешую и плавниковые лучи, а его нижняя челюсть и небо напоминали более примитивных рыб, поэтому речь шла о промежуточном сочетании признаков. Изучение таких форм важно для понимания порядка изменений. Речь идет о процессе, когда конечности, шея и способы опоры на дно необязательно возникали одновременно и сразу выполняли те функции, которые знакомы нам по современным животным.
Теперь ученые из США и Канады предложили оценить подвижность древней шеи с помощью механических испытаний современных осетров, а затем переносить измеренные свойства тканей в модели ископаемых животных. Результаты исследования опубликовал журнал Nature.
Выбор осетров объясняется тем, что позвоночник ранних четвероногих сохранял хорду — длинный упругий стержень внутри тела. При этом отдельные костные и хрящевые элементы располагались вокруг нее, поэтому такой позвоночник работал иначе, чем цепочка позвонков с суставами.
У осетров хорда именно в таком виде тоже присутствует, хотя они не близкие родственники первых четвероногих. Исследователи препарировали позвоночные структуры 10 годовалых рыб и на испытательной машине измеряли сопротивление боковому изгибу, разгибанию и скручиванию, проверяя как позвоночный столб, так и выделенную хорду.
Полученные характеристики объединили с размерами и формой скелета шести ископаемых животных, включая тиктаалика, акантостегу, грирерпетона и ватчерию. При расчетах учитывали также пространство для мышц. Ученые оценивали, какую силу те могли развивать и хватило бы ее, чтобы согнуть шею на определенный угол.
Оказалось, что у тиктаалика возможное боковое отклонение головы составляло примерно пять градусов, а у акантостеги, грирерпетона и тримерорахиса — менее трех градусов. Подъем головы у большинства рассмотренных форм тоже был небольшим, а скручивание шеи вокруг продольной оси оказалось практически недоступным.
Исключением стала ватчерия: модель допустила боковое отклонение примерно на 32 градуса и подъем головы на 12 градусов благодаря значительно более длинной шее. Однако такие расчеты могут иметь погрешность, поскольку свойства тканей животных восстановлены через современный аналог, а кожа, мышцы и другие окружающие структуры могли дополнительно ограничивать гибкость.
Telegram 
Дзен 
VK 
