Марсело Санчес - Эмбрионы в глубинах времени

Скелетохронология, основанная на подсчете маркеров роста и циклов роста между ними, позволяет сделать оценку возраста достижения половой зрелости и минимального возраста на момент смерти. Скелетохронологические данные игуан были соотносимы с информацией об истории жизни, полученной в ходе полевых исследований. Подобно другим крупным игуанам, морская игуана достигает половой зрелости достаточно поздно; самки достигают половой зрелости в возрасте от трёх до пяти лет, тогда как самцы половозрелы в возрасте от шести до восьми лет. Кости и их линии задержек роста показали ожидаемую картину. Соответствие между данными, полученными при изучении от костей, и полевыми данными от экологов, ещё раз убедило нас в верности выводов.

Мы обнаружили коренное различие между морской игуаной и пахиплеврозаврами. У игуаны образуется медуллярная полость, а эффект балласта достигается за счёт дополнительных (образованных надкостницей) слоёв окостенения. У пахиплеврозавров, напротив, медуллярная полость отсутствует, а высокая плотность кости дополнительно возникает за счёт минерализованного хрящевого центра. Это сравнение современных животных с ископаемыми — ещё один пример изменчивости механизмов развития, когда они могут быть результатом различной степени адаптации к водным местообитаниям и различных «отправных точек» (различного состояния соответствующих предков) в процессе эволюции.

Это может показаться невероятным, но данные палеогистологии могут давать косвенную информацию о геноме вымерших позвоночных. Это возможно потому, что у ныне живущих видов существует строгая корреляция между размером клетки и размером генома. Размер клетки может быть количественно определён в тонких палеогистологических срезах кости путём измерения полостей остеоцитов, мест, которые при жизни организма занимали клетки, ответственные за формирование кости. Такие оценки были сделаны для десятков видов динозавров, для птерозавров и для некоторых других вымерших пресмыкающихся и палеозойских наземных позвоночных. Достоверность этих оценок ограничена, поскольку просто размер сам по себе — это очень упрощённый аспект характеристики генома, но он, однако, представляет важность при проведении общего сравнения групп живых организмов.

Сообщается, что размер генома коррелирует с темпом метаболизма у четвероногих позвоночных, обладателей мускулистых конечностей, обитателей прибрежной полосы или суши. Клетки меньшего размера более эффективны энергетически и позволяют поддерживать более высокую скорость метаболизма, которая, в свою очередь, связана с гомеотермией. В качестве рекомендации стоит более тщательно исследовать эти отношения у ныне живущих родственников изучаемых групп, и следует достичь гораздо большего понимания значения размера генома, прежде чем будет раскрыт полный потенциал палеогистологии в этой области. Соотношение между эволюцией размера генома и морфологическим разнообразием далеко от простой связи, и даже одна только дупликация гена, которая, как считали когда-то, должна тесно коррелировать с морфологическим разнообразием, не имеет прямого отношения к сложности в целом. Генные дупликации — это удвоение части генома, создание добавочных копий уже существующих генов, в результате чего у новых копий возникает потенциальная возможность получения новых функций. [49] Корреляцию между генными дупликациями и сложностью определённых частей тела искали во многих группах организмов. О ней сообщалось применительно к развитию глаза и фототрансдукции у многоклеточных животных. Гены дублировались с более высокой частотой в группе с самым большим разнообразием устройства оптических систем, у Pancrustacea (Rivera и др. 2010).

Жорж Кювье похвалился, что он может реконструировать целое млекопитающее только по одному зубу. Это, конечно, преувеличение, но, вероятно, любой палеонтолог-специалист по млекопитающим при наличии выбора предпочел бы взять в качестве источника информации о вымерших видах зуб, а не какую-то другую часть тела. Зубы — это деталь строения позвоночных животных, которая благодаря высокому содержанию минеральных веществ сохраняется в ископаемом состоянии гораздо чаще, чем остальная часть скелета. Эмаль действительно является самым твёрдым веществом в теле млекопитающего. Это происходит потому, что эмаль содержит гидроксиапатит в большем количестве в единицу объёма, чем кость.

Ряд серия окаменелостей документирует изменения скелетных тканей в самый ранний момент эволюционной истории позвоночных. Происхождение зубов вызывает споры по нескольким причинам. Одна из них — то, что взгляды на эволюционное древо включённых в этот процесс животных, одних из самых примитивных позвоночных, всё ещё не согласованы, и в результате этого возможны альтернативные реконструкции последовательности событий. Фактически, некоторые авторы, основываясь на ревизии анатомии и родственных связей плакодерм, панцирных челюстноротых рыб, которые были очень разнообразны в девонский период, утверждают, что зубы, вероятно, появлялись в процессе эволюции больше, чем один раз. [50] Зерина Джохансон сделала крупные открытия, относящиеся к происхождению в ходе индивидуального развития некоторых анатомических структур у плакодерм, группы, находящейся близко к точке разделения бесчелюстных и челюстноротых позвоночных. Стадии роста Cowralepis mclachlani сохраняют части жаберного скелета, которые важны из-за своих топографического отношения к гипобранхиальной мускулатуре и позднего возникновения в ходе онтогенеза — они иллюстрируют потенциальное эмбриональное происхождение из нервного гребня и формирование элементов позвонков. Карьер Мерриганоури в Новом Южном Уэльсе содержит тысячи слоёв отложений в мелкозернистых сланцах, которые содержат множество плакодерм — и ожидания сохранения онтогенеза являются оправданными. Но перед решением этого вопроса следует обратиться к ещё более фундаментальному вопросу: чем в действительности является зуб? Не удивительно, что, чем глубже мы проникаем в тайну происхождения позвоночных, тем менее чёткими становятся определения. Так происходит из-за того, что не все особенности, например, местоположение зубов в черепе и связанных тканях, возникли одновременно или в форме, существующей у уже изученных ныне живущих видов. У ранних позвоночных не существует чёткого характера распределения зубных тканей. Конодонты, вероятно, обладали эмалью (этот вопрос ещё не решён окончательно), но у других бесчелюстных позвоночных была ткань, называемая энамелоидом. [51] Элементы конодонтов, «зубы» очень базальных позвоночных, традиционно изучались в биостратиграфии, и извлечение из породы этих неизвестковых микрофоссилий, сложенных из минерального апатита, обычно включает применение растворения в уксусной кислоте. Относительно положения конодонтов на древе жизни см. альтернативные доводы у Turner и др. 2010. Энамелоид должен был существовать у последнего общего предка челюстноротых позвоночных, и эта и другие зубные ткани появились и стали более сложными в ходе их эволюции.