Уявіть собі світ, де панують риби – величезні, різноманітні, домінуючі у всіх морях. Це був наш світ 380 мільйонів років тому, в епоху девону, відому як “епоха риб”. І саме з цього світу, з Щелеп древніх Двоякодихаючих, або лопатеперих риб, ми можемо отримати безцінні відомості про еволюцію, яка привела до виникнення перших чотириногих, і, в кінцевому підсумку, до нас, людям.
Складна картина еволюції: Лопатепері риби і їх значення
Лопатепері риби-це не просто цікаві скам’янілості. Вони-наші далекі” рибоподібні ” родичі, що займають ключове положення в еволюційному дереві. Вони мають унікальну філогенетичну близькість до чотириногих, тобто всіх хребетних, які мають чотири кінцівки, включаючи людину. Їх викопна історія, що налічує понад 400 мільйонів років, і наявність живих представників – аксолотлів та інших амбістів – робить вивчення цих древніх створінь особливо важливим для розуміння еволюційного переходу від водного до наземного життя. Вони-живий міст між океаном і сушею.
Формування Гого: Скарбниця стародавніх таємниць
Особливе значення має формація Гого в Північній Австралії, визнана найбагатшим місцем виявлення скам’янілостей лопатеперих риб. Тут, у віддаленому регіоні, були знайдені останки 11 різних видів. Ці останки вражають своєю різноманітністю, особливо в будові черепа і щелеп. Це немов стародавнє підводне місто, де кожен вид займав свою унікальну нішу, розвиваючи неповторні адаптації.
Новий погляд на минуле: аналіз 3D-моделей щелеп
Недавнє дослідження, опубліковане в журналі iScience, представило новий підхід до вивчення цих стародавніх риб. Дослідники з Університету Фліндерса використовували тривимірне моделювання кінцевих елементів (МКЕ) – складний метод, запозичений з інженерних наук – для вивчення структури та функціональності скам’янілих щелеп. Уявіть собі: наукові інструменти дозволяють віртуально “оживити” скам’янілості, піддаючи їх віртуальним навантаженням і спостерігаючи, як кістки реагують.
Як це працює?
- 3D-сканування:Викопні щелепи скануються з високою роздільною здатністю, створюючи цифрові тривимірні моделі.
- Моделювання:Ці моделі використовуються в програмному забезпеченні для МКЕ, де можна імітувати різні сценарії прикусу і розриву їжі.
- Аналіз:Результати моделювання показують розподіл напружень в кістках, дозволяючи зрозуміти, як різні види риб застосовували силу і які навантаження могли витримувати їх щелепи.
Несподівані відкриття: біомеханіка та дієта
Результати виявилися досить несподіваними. Виявилося, що деякі “міцні” на вигляд щелепи не завжди добре справлялися з навантаженням на прикус, а деякі більш гнучкі і тонкі – демонстрували дивовижну стійкість до скручування. Це говорить про те, що різноманітність біомеханічних функцій була набагато ширшою, ніж передбачалося раніше.
“Ми поступово з’ясовуємо деталі того, як змінювалися тіла і спосіб життя цих тварин, коли вони перетворилися з риб, що мешкали у воді, в чотириногих молюсків, що пересувалися по суші”, – говорить доктор Еліс Клемент.
Поділ ніш і тропічна диференціація
Така різноманітність функцій вказує на поділ ніш і тропічну диференціацію серед лопатеперих риб. Це означає, що кожен вид спеціалізувався на певному типі їжі та застосовував унікальні стратегії полювання.
Інструменти майбутнього: МКЕ та вивчення стародавніх скам’янілостей
Технологія МКЕ відкриває нові горизонти в палеонтології. Методи, розроблені для інженерних завдань, тепер дозволяють вченим “зазирнути” в минуле і отримати більш точне уявлення про функції стародавніх організмів. Навіть ті зразки, які були виявлені десятиліття тому, можуть бути вивчені з новою ретельністю.
Унікальна екосистема: Лопатепері риби формації Гого
Пізньодевонські рифи формації Гого представляли собою воістину унікальну екосистему, населену лопатепері рибами, що володіють величезною різноманітністю форм поведінки і здібностей. Відтворення цих фрагментів історії, прихованих у кістці, дозволило вченим розкрити деякі таємниці, що стоять за формою та функцією. Як зазначає Джошуа Бленд: “здавалося, що ми відкрили завісу над деякими реальними функціями, що стоять за формою. Вражаюче було побачити, що більш складна морфологія виявилася краще в наших тестах”.
Посилання:“Порівняння різних механізмів роботи нижньої щелепи під час клювання у девонських легеневих риб” Джошуа бленда, Уго Дютеля, Джона А.Лонга, Маттео Фаббрі, Джозефа Бевітта, Кейт Трінайстік, Ольги Панайотопулу та Еліс м. Клемент, 20 Червня 2025 р., iScience.
