Илистые прыгуны помогли изучить происхождение моргания

Древние предки тетрапод — четвероногих животных — начали выбираться на сушу еще около 375 миллионов лет назад. Адаптация к жизни на воздухе потребовала многих изменений в их анатомии и физиологии. Одним из них стало моргание — движение, которое помогает увлажнять и очищать поверхность глаз в отсутствие воды. Палеонтологическая летопись не сохраняет свидетельства возникновения моргания, однако некоторые современные рыбы помогают понять, как оно возникло. Этому вопросу посвящена новая работа биологов из Университета штата Пенсильвания, опубликованная в журнале PNAS.

Томас Стюарт (Thomas Stewart) и его коллеги исследовали илистых прыгунов, живущих на самой границе моря и суши. В отличие от подавляющего большинства других рыб, у которых нет ни век, ни других анатомических структур для моргания, выпученные глаза прыгунов время от времени втягиваются внутрь головы и ненадолго закрываются специальной мембраной. Чтобы показать, что эти движения — аналоги обычного моргания, биологи провели лабораторные эксперименты с индийскими (Periophthalmodon septemradiatus) и атлантическими (P. barbarus) илистыми прыгунами.

Рыбки содержались в лаборатории, где за ними следили высокоскоростные видеокамеры. Обнаружилось, что пока прыгуны находятся под водой, они практически не моргают. А на суше частота таких движений становится выше, если их обдувать потоком воздуха. Это продемонстрировало увлажняющую функцию моргания илистых прыгунов. Кроме того, ученые наполняли воздух пылью (порошком измельченных икринок планктонных рачков), и тогда рыбки моргали еще чаще. Это доказало, что подобные движения выполняют и задачу очищения поверхности глаза. Таким образом, моргание илистых прыгунов оказалось полностью гомологично морганию тетрапод.

Современные четвероногие происходят от лопастеперых костных рыб, тогда как прыгуны относятся к другой группе — лучеперым. По-видимому, моргание у них возникло и развилось независимо от истинно сухопутных животных. Томас Стюарт и его соавторы изучили анатомические структуры, которые обеспечивают моргающие движения у илистых прыгунов. Выяснилось, что их глаза втягиваются внутрь с помощью мускулов, которые есть и у других рыб, и лишь «переквалифицировались» для выполнения новых функций. Только дермальная мембрана (dermal cup) стала новинкой, отсутствующей у неморгающих родственников прыгунов.

Слезных желез у этих рыб нет, и роль слез в увлажнении и смазывании глаз на воздухе играет слизь, которая выделяется их кожей. «Это показало, что весьма примитивная система может обеспечить довольно сложное поведение. Для его возникновения не требуется обзавестись сразу множеством новых деталей. Илистые прыгуны, например, приспособили для этого то, что и без того уже имели», — сказал Бретт Айелло (Brett Aiello), один из авторов новой работы.