Моргающая рыба дает ключ к пониманию того, как наши предки эволюционировали из воды на сушу

Фото из открытых источников
Необычная моргающая рыба, илистый прыгун, проводит большую часть дня вне воды и дает ключ к пониманию того, как и почему мигание могло развиться во время перехода к жизни на суше у наших предков. Новые исследования показывают, что у этих амфибий развилось поведение моргания, которое служит многим из тех же целей, что и наше моргание. Результаты показывают, что моргание может быть одним из набора признаков, которые развились, чтобы обеспечить переход к жизни на суше у четвероногих — группы животных, в которую входят млекопитающие, птицы, рептилии и амфибии — около 375 миллионов лет назад.
 
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Его возглавляли Томас Стюарт, доцент биологии Пенсильванского университета, и Бретт Айелло, доцент биологии Университета Сетон-Хилл.
 
«Животные моргают по многим причинам, — сказал Стюарт. «Это помогает нам сохранять наши глаза влажными и чистыми, помогает нам защитить глаза от травм, и мы даже используем моргание для общения. Изучение того, как впервые развилось это поведение, было сложной задачей, потому что анатомические изменения, которые позволяют моргать, происходят в основном в мягких тканях, которые плохо сохранились в летописи окаменелостей. Илистый прыгун, который развил свое моргание независимо, дает нам возможность проверить, как и почему моргание могло развиться у живой рыбы, которая регулярно покидает воду, чтобы проводить время на суше».
 
Чтобы понять, как у прыгунов развилась способность моргать, исследователи проанализировали поведение с помощью высокоскоростных видео и сравнили анатомию прыгунов с анатомией близкородственной рыбы, которая не моргает. Глаза прыгуна выпячиваются на макушке, как у лягушки. Чтобы моргнуть, рыбы на мгновение втягивают глаза в глазницы, где они покрыты эластичной мембраной, называемой «кожной чашечкой». Моргание прыгуна длится примерно столько же времени, сколько и моргание человека.
 
«Мигание у илистых прыгунов, по-видимому, развилось в результате перестройки существующих мышц, которая изменила направление их действия, а также в результате эволюции новой ткани — кожной чашечки», — сказал Айелло. «Это очень интересный результат, потому что он показывает, что очень рудиментарная или базовая система может использоваться для осуществления сложного поведения. Вам не нужно разрабатывать много новых вещей, чтобы развить это новое поведение — прыгуны только начали использовать то, что у них уже было, по-другому».
 
Чтобы выяснить, почему илистые прыгуны моргают на суше, ученые изучили роль, которую играет мигание у людей и других четвероногих. У людей слезы имеют решающее значение для поддержания здоровья и насыщения кислородом клеток глаза, поэтому исследователи проанализировали, моргают ли илистые прыгуны, чтобы их глаза были влажными.
 
«Мы обнаружили, что, как и люди, илистые прыгуны чаще моргают, когда сталкиваются с сухостью глаз», — сказал Айелло. «Что невероятно, так это то, что они могут использовать свое моргание, чтобы увлажнить глаза, хотя у этих рыб не развились слезные железы или протоки. В то время как наши слезы производятся железами вокруг наших глаз и на наших веках, илистые прыгуны, похоже, смешивают слизь. с кожи водой из окружающей среды, чтобы образовалась слезная пленка».
 
Исследовательская группа также проверила, может ли моргание у илистых прыгунов быть вызвано для защиты глаз от возможных травм, и очищает ли моргание глаза рыб от пыли или мусора. В обоих случаях ответ был «да». Таким образом, моргание иловых прыгунов, по-видимому, выполняет три основные функции моргания — защиту, очистку и поддержание влажности — у людей и других четвероногих.
 
«Наше исследование, в котором рассматривалось поведение и анатомия живой рыбы, перешедшей к жизни на суше, подобно самым ранним четвероногим, помогает нам переосмыслить, как и почему эти ранние четвероногие могли моргать», — сказал Айелло. «Возможность изучить, как и почему это поведение впервые развилось, дает удивительную возможность узнать больше о том, как люди стали такими, какие они есть, и дает нам представление об изменениях, связанных с крупными переходами в истории животных, такими как заселение земли».
 
Мигание — это то, что люди и другие четвероногие постоянно делают в течение дня, часто даже не замечая этого, объяснил Айелло. По его словам, несмотря на то, что это тонкое действие, моргание на самом деле довольно сложное и увлекательное, потому что это одно действие, которое может выполнять несколько функций, которые имеют решающее значение для здоровья и безопасности глаз позвоночных.
 
«Переход к жизни на суше потребовал многих анатомических изменений, в том числе изменений в питании, передвижении и дыхании воздухом», — сказал Стюарт. «Основываясь на том факте, что моргание прыгуна, которое развилось совершенно независимо от наших собственных предков-рыб, выполняет многие из тех же функций, что и моргание в нашем собственном происхождении, мы думаем, что оно, вероятно, было частью набора черт, которые развились, когда четвероногие адаптировались. жить на земле».