Латимерия латимерия – морская рыба, тесно связанная с четвероногими, четырехногими позвоночными, включая земноводных, млекопитающих и рептилий. Считалось, что целаканты вымерли в течение 70 миллионов лет, до случайной ловли живого экземпляра южноафриканским рыбаком в 1938 году. Спустя восемьдесят лет после своего открытия латимерия по-прежнему представляет научный интерес для понимания происхождения четвероногих и эволюции их ближайших ископаемых родственников – рыб с лопастными плавниками.
Одной из самых необычных особенностей латимерии является ее шарнирная черепная коробка, которая в остальном встречается только у многих рыб с ископаемыми лопастными плавниками девонского периода (410-360 миллионов лет назад).
Головной мозг латимерии полностью разделен на переднюю и заднюю части суставом, который называется «внутричерепным суставом»."Кроме того, мозг находится далеко в задней части черепной коробки и занимает лишь 1% полости, в которой он находится. Это несоответствие между мозгом и его полостью не имеет себе равных среди живых позвоночных. Как растет череп целаканта и почему мозг остается таким маленьким, уже много лет озадачивает ученых.
Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи изучили образцы на разных стадиях развития черепа из нескольких общедоступных коллекций естествознания.
Хотя многие образцы взрослых латимерии доступны в коллекциях естествознания, более ранние стадии жизни, такие как зародыши, встречаются крайне редко. Поэтому ученые использовали современные методы визуализации, чтобы визуализировать внутреннюю анатомию образцов, не повреждая их. С помощью синхротронной рентгеновской микротомографии на Европейском синхротроне (ESRF) они, в частности, оцифровали плод длиной 5 см, самый ранний этап развития, доступный для латимерии.
За последние два десятилетия ESRF накопил уникальный опыт в разработке неинвазивных методов, широко используемых в исследованиях эволюционной биологии.
Кроме того, исследователи также визуализировали другие этапы с помощью мощного сканера магнитно-резонансной томографии (МРТ) в Институте мозга и позвоночника (Париж, Франция) и обычного рентгеновского микро-компьютерного томографа в Национальном музее естественной истории (Париж). , Франция). Эти данные были использованы для создания подробных 3D-моделей, которые позволили ученым описать, как форма черепа, головного мозга и хорды (трубка, проходящая под головным и спинным мозгом на ранних этапах жизни) изменяется от плода к хорде. взрослый.
Они также наблюдали, как эти структуры расположены относительно друг друга на каждой стадии, и сравнивали свои наблюдения с тем, что известно о формировании черепа у других позвоночных.
В отличие от большинства других позвоночных, у которых хорда заменяется позвоночным столбом на ранних этапах эмбрионального развития, у латимерии хорда значительно расширяется. Резкое увеличение хорды, вероятно, влияет на формирование паттерна мозговой оболочки и может лежать в основе формирования внутричерепного сустава. На мозг также может влиять увеличение хорды, так как относительный размер резко уменьшается в процессе развития.
Эти результаты впервые проливают свет на развитие черепа и мозга живого латимерии и открывают новые возможности для исследований эволюции головы позвоночных.
Хьюго Дутель, ведущий автор и научный сотрудник по палеобиологии в Бристольском университете, Великобритания, говорит: «Это очень уникальные наблюдения, но они представляют собой лишь крошечный шаг вперед по сравнению с тем, что мы знаем о развитии других видов.
Вопросов по-прежнему больше, чем ответов! Латимерия по-прежнему содержит много ключей к нашему пониманию эволюции позвоночных, и важно защитить этот находящийся под угрозой вид и его окружающую среду."