Водный мир всегда оставался загадкой для человека как из-за своей недоступности, так и благодаря странным законам, действующим в морских глубинах. Именно они привели к формированию многообразия флоры и фауны, непохожей на земную.
Но принципы эволюции остаются теми же, и каждая экологическая ниша оказывается занятой видами, наиболее приспособленными к конкретным условиям. В конкурентной борьбе они готовы пожертвовать многим, в том числе красотой и симметрией. Одни из наиболее ярких представителей таких «авантюристов» — камбалообразные, чье происхождение так и не смогли выяснить «основатели теории эволюции» — Дарвин, Уоллес и Ламарк.
Мэтт Фридман из Университета Чикаго, используя вновь обнаруженные окаменевшие останки, предложил своё решение этой биологической загадки.
Исследованные им отпечатки, которым более 50 миллионов лет, принадлежали промежуточному звену в развитии этой группы рыб.
Все ныне живущие камбалообразные, к которым относится палтус, морской язык, обычная камбала и еще полтысячи видов, обладают уникальным приспособлением – парой глаз, расположенных лишь на одной стороне тела. Примечательно при этом, что мальки рождаются полностью симметричными, и лишь во время метаморфоза глаз «мигрирует» на другую половину тела, становящуюся «верхней».
(Pleuronectiformes) – отряд костных рыб. Включает около 500 видов, объединяемых в 116 родов. Подразделяется на три подотряда, включающие шесть семейств.
Камбалообразные характеризуются несимметричным, сильно сжатым с боков высоким телом, одна сторона которого функционально превращена в нижнюю, а другая – в верхнюю. Оба глаза у взрослых рыб расположены на одной стороне – у одних групп на правой (правосторонние камбалы), у других – на левой.
Стороны тела обычно различаются по цвету, характеру чешуи и боковой линии; слепая сторона, как правило, светлая, а глазная более или менее ярко окрашена, часто с пятнистым или поперечнополосатым узором. Спинной и анальный плавники у камбалообразных длинные, брюшные располагаются впереди грудных.
Подавляющее большинство видов камбалообразных обитает в субтропических и тропических водах, значительно меньше видов живет в умеренных морях, и очень немногие заходят в арктические моря. Наиболее богата и разнообразна фауна камбал в Тихом океане.
Камбалообразные – морские рыбы, обитающие преимущественно в прибрежной зоне. Некоторые виды заходят в реки, очень немногие живут на больших глубинах. Взрослые камбалы, как правило, ведут донный образ жизни, лежа неподвижно на слепой стороне тела, закопавшись в грунт так, что видны лишь верхняя часть головы и глаза.
Зарываются камбалы быстро; лежа на дне, энергичными волнообразными движениями краев тела они мгновенно взмучивают грунт и опускаются в образовавшееся углубление. Взмученный грунт, осаждаясь, засыпает камбалу, которая, кроме того, врезается в дно краями тела. Лежа на дне, камбалы маскируются под цвет окружающего участка дна.
Многие камбалы обладают изумительной способностью быстро изменять окраску своей глазной стороны тела в зависимости от цвета и рисунка дна; они воспроизводят его настолько совершенно, что становятся почти незаметными. Это свойство связано с зрительными восприятиями; ослепленные рыбы такой способностью не обладают.
Камбалы малоподвижны; за редким исключением, они плохие пловцы. Плавают они, совершая колебательные движения своими длинными спинным и анальным плавниками, иногда плашмя, слепой стороной книзу. В случае опасности поворачиваются на ребро, спиной вверх и, как молния, мчатся вперед, после чего опять переворачиваются слепой стороной к дну и ложатся. Подавляющее большинство камбал не совершают отдаленных миграций, производя сезонные перемещения на весьма ограниченные пространства. Многие из них отходят от берегов на зимовку, а весной для размножения и откорма подходят к берегу.
Камбалообразные в основном хищные и плотоядные рыбы. Питаются рыбами, донными беспозвоночными – ракообразными, моллюсками, червями и др. Размеры их различны. Мелкие виды едва достигают длины 6–7 см и веса нескольких граммов, а самые крупные до 470 см и веса около 330 кг (палтус). У некоторых видов выражен половой диморфизм. Самцы от самок отличаются меньшими размерами, большим расстоянием между глазами, большей длиной первых лучей спинного и грудных плавников.
Размножаются камбалы преимущественно весной и летом, а некоторые северные виды осенью и даже зимой, причем самцы созревают обычно раньше самок. Икру выметывают на дне. У подавляющего большинства она пелагическая: всплывает в верхние слои воды и там развивается, у некоторых развивается в толще воды (батипелагическая), а у пяти видов камбал икра имеет клейкую оболочку и развивается на дне или у дна.
Плодовитость камбал различна, крупные рыбы выметывают до 13 миллионов икринок. Тропические и субтропические виды выметывают в основном мелкие икринки (диаметром не более 1 – 1,5 мм) с одной или несколькими жировыми каплями, а большинство обитателей умеренных и северных вод выметывают крупные икринки без жировых капель. Период эмбрионального развития камбал в зависимости от размеров икринок и температуры воды сильно колеблется.
Развитие мелких икринок тропических видов длится не более двух суток (у некоторых завершается в течение одной ночи), а крупные икринки северных видов развиваются в течение нескольких недель и даже месяцев. Личинки камбалообразных симметричные, глаза их расположены на обеих сторонах головы (один глаз на правой, другой на левой).
Личинки камбал вначале совершенно прозрачны, вполне симметричны и плавают обычным для всех рыб образом, спиной вверх. По мере роста и развития личинки постепенно опускаются в более глубокие слои воды, претерпевая при этом очень сложные изменения (метаморфоз), в процессе которых утрачивается двусторонняя симметрия тела и все строение приспосабливается к обитанию на дне.
Внешним признаком асимметрии является начало перемещения к краю головы глаза будущей нижней слепой стороны. Преимущественный рост одной стороны тела приводит к тому, что глаз этой стороны переходит вначале на край головы, а затем на будущую глазную сторону. Есть и несколько таких видов камбал, у которых переходящий глаз останавливается на ребре головы. Тело уплощается с боков, становится выше, спинной плавник продвигается вперед, на голову, происходит неравномерный рост некоторых органов и тканей. В результате кости черепа деформируются, рот у многих искривляется, развивается асимметрия жаберного аппарата и, у некоторых видов, грудных и брюшных плавников. Происходит частичная или полная утрата окраски слепой стороной. Около этого времени молодь камбал опускается на дно и ложится на слепую сторону.
Если «готовые» формы отлично приспособлены для морского дна, то вот у переходного звена от нормальных рыб к «односторонним», если оно существовало, должны были возникнуть проблемы: такие рыбы были бы весьма уязвимыми и уступали бы конкурентам с полноценным зрением.
«Проблема эволюции асиметричных камбалообразных была не полностью разрешенной загадкой для биологов, поскольку очень непросто объяснить, какие эволюционные силы могли привести к такому переходу … промежуточные формы не имели никаких преимуществ», — так Фридман оценил состояние вопроса до своей публикации в Nature.
Именно по этой причине камбалы стали одним из основных аргументов для объяснения специфического механизма эволюции, когда новый вид возникает в результате многочисленных мутаций, в целом отрицательных или нейтральных, но в определённых условиях становящимися положительными.
Фридману удалось доказать – в той степени, в которой это возможно в палеобиологии, – что группа кабмалообразных появилась вовсе не в одно поколение.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"incutNum": 3,
"pic_fsize": "91397",
"picsrc": "«Деформированная» голова Heteronectes chaneti, левый глаз которой располагался почти на лбу рыбы. Соотношение между «деформациями» различных костей, измеренные учёными, показывают, что рыба на деле была здоровой. Особенности строения других костей также показывают, что H. chaneti является близкой родственницей и переходным звеном к камбалообразным. // M. Friedman",
"repl": "<3>:{{incut3()}}",
"uid": "_uid_2779223_i_3"
}
Для этого он воспользовался ископаемыми останками эпохи эоцена. 50 миллионов лет назад, когда по земле уже ходили современные млекопитающие, а в воздухе царили птицы, на территории современной северной Италии было море, а в его глубинах обитали два рода костных рыб.
Первый получил название Heteronectes и был «открыт» Фридманом в запасниках Музея естественной истории в Вене. Второй – Amphistium — был на самом деле описан ещё сто лет назад. И целый век палеоихтиологи считали, что Amphistium, останки которого находили и во Франции, обладает симметричным черепом.
Однако в распоряжении современного аспиранта Чикагского университета есть не только блокнот и карандаш, которыми ограничивался арсенал исследователей столетней давности. Томография и химические методы растворения окружающей отпечатки породы позволили точно восстановить структуру древних черепов и исследовать черепа практически в трёх измерениях, произвольно разворачивая их на экране компьютера.
Оба оказались асимметричными.
Причем асимметрия по сравнению с современными камбалами была «неполной», демонстрируя промежуточное состояние между обычными рыбами и «донными монстрами».
организованное распределение одинаковых частей тела или форм.
Понятия симметрии и асимметрии альтернативны, чем более симметричен организм, тем менее он асимметричен и наоборот. Строение тела многих многоклеточных организмов отражает определенные формы симметрии, радиальную или билатеральную. Небольшое количество организмов полностью асимметричны. При этом следует различать отсутствие формы (например у амёбы) от отсутствия симметрии. В природе и биологии симметрия не абсолютна и всегда содержит некоторую степень асимметрии. Например, симметричные листья растений при сложении пополам в точности не совпадают.
У биологических объектов встречаются следующие типы симметрии:
сферическая симметрия – симметричность относительно вращений в трёхмерном пространстве на произвольные углы.
симметрия n-порядка – симметричность относительно поворотов на угол 360°/n вокруг какой-либо оси.
аксиальная симметрия – симметричность относительно поворотов на произвольный угол вокруг какой-либо оси.
двусторонняя (билатеральная) симметрия – симметричность относительно зеркального отражения.
трансляционная симметрия – симметричность относительно сдвигов пространства в каком-либо направлении на некоторое расстояние.
триаксиальная, трёхосная асимметрия – отсутствие симметрии по всем трем пространственным осям.
То, что Amphistium и Heteronectes ближе к камбалам, чем любые другие из современных или обнаруженных на данный момент древних рыб, ученый подтвердил и дополнительными чертами строения скелета, не связанными с вопросами симметрии.
Фридману также удалось показать, что миграция глаза с одной стороны тела на другую всё-таки была постепенной. При этом у древних рыб «основной» стороной организмов каждого из видов могла быть и правая, и левая, в то время как у современных камбалообразных каждый вид характеризуется узкой «специализацией».
Работа Фридмана – чисто эмпирическая. Она не поясняет, в чём заключалось преимущество таких «недокамбал» перед обычными симметричными рыбами. Однако само существование таких животных говорит о том, что некоторое преимущество было, а вот вмешательства разумного творца, который бы в одно мгновение перенёс глаз с одной стороны рыбы на другую, не было. Природа справилась сама, переместив глаза постепенно в течение нескольких поколений.
Кстати, даже не до конца завершенная трансформация позволяла камбалам неплохо охотиться – у одного из образцов Amphistium'а в области желудка учёные нашли отпечаток рыбы примерно в половину длины самого хищника.
