Первые позвоночные, начавшие осваивать сушу около 380 млн лет назад, вероятно, обладали крайне неподвижной шеей. Новое исследование показало, что отделение головы от плечевого пояса не давало древним животным заметной свободы движений. Об этом сообщает ScienceDaily со ссылкой на работу, опубликованную 14 октября в журнале Nature.
Учёные долго считали, что шея появилась у первых четвероногих именно для того, чтобы они могли поворачивать голову и осматривать пространство без разворота всего тела. Такая способность могла помогать находить добычу, замечать угрозы и исследовать окружающую среду. Однако новые данные указывают: первые шеи, скорее всего, возникли одновременно с перестройкой скелета, которая позволила передним конечностям участвовать в передвижении и поддержании тела.
Международная группа исследователей изучила окаменелости рыб девонского периода, живших примерно 420–360 млн лет назад, а также провела эксперименты с современными осетрами и создала компьютерные модели древней анатомии. Особое внимание уделили тиктаалику — ископаемой рыбе, обнаруженной на острове Элсмир в канадской Нунавуте и впервые описанной в 2006 году. Это животное сочетало признаки рыб с усиленными плавниками и особенности, близкие к ранним позвоночным с конечностями, поэтому помогает проследить переход от плавания к ходьбе и от водного питания всасыванием к укусу.
Для проверки подвижности древней шеи специалисты использовали осетров, чья позвоночная колонна, как и у ранних четвероногих, содержит хорду — длинный гибкий тяж из мягкой ткани. Исследователи измерили механические свойства хорды у современных рыб и применили эти показатели в моделях тиктаалика и других древних животных. Расчёты показали, что даже при анатомическом разделении головы и плеч голова оставалась сильно ограниченной в движениях.
Многие изученные животные почти не могли поворачивать голову из стороны в сторону, а подъём головы у них был сопоставим с возможностями рыб или даже слабее. Модели учитывали главным образом свойства позвоночника, поэтому мышцы, кожа и костные элементы в коже могли дополнительно уменьшать подвижность. Таким образом, первые шеи не позволяли древним четвероногим свободно оглядываться, как это делают многие современные наземные животные.
Авторы пришли к выводу, что шея первоначально могла быть побочным результатом изменений, связанных с использованием передних конечностей для движения по мелководью и суше. Повышенная гибкость шеи появилась позднее, когда стала полезной для наземных позвоночных. Соединение данных по окаменелостям, исследованиям современных рыб и механическому моделированию позволило пересмотреть прежнее объяснение происхождения шеи.