Древние позвоночные научились ходить задолго до того, как покинули океан

Самые первые позвоночные животные, ступившие на нашу планету, могли сделать это в глубинах океана за миллионы лет до того, как их потомки перебрались на сушу.

Считается, что позвоночные животные научились ходить только тогда, когда стали выбираться из моря на берег, примерно 380 миллионов лет назад. Но в 2018 году ученые обнаружили, что ежовый скат (Leucoraja erinacea), и некоторые виды акул ходят по дну океана, используя многие из тех же последовательностей движений, что и мы.

Это дало основание для предположений о значительно более раннем происхождении ходьбы — возможно, более 400 миллионов лет назад.

Используя видеоданные о динамике передвижения ежового ската, группа математиков из Гарвардского Университета разработала модель хождения по дну, с тем, чтобы исследовать, как такой способ передвижения мог развиться в глубоком море. Исследование опубликовано в Journal of the Royal Society Interface .

Модель позволяет оптимизировать передвижение в среде, где организм обладает нейтральной плавучестью. Лучший результат дает ходьба на двух конечностях, очень похожая на переваливание ската на видео.

Такой тип передвижения не требует больших затрат энергии и может быть сделан более эффективным при помощи простой схемы обучения. Кроме того, для донного существа хождение по дну энергетически выгоднее, чем плавание с той же скоростью.

Таким образом, комбинация среды с низкой гравитацией и условий жизни, требовавших в основном перемещений в одной плоскости – по дну, на котором происходит поиск пищи, партнеров и укрытий, могли проложить путь к двуногой походке задолго до того, как наши водные предки перешли на твердую землю. Когда они вышли на сушу, оптимальный способ передвижения, с сохранением устойчивости и возможности маневрировать, потребовал большего числа конечностей. Но в надежно однородных средах, таких как морское дно, простая стратегия двуногого передвижения полностью удовлетворяла всем требованиям.

Чтобы дополнить теоретическую модель, исследователи построили двуногого робота, способного к самообучению в ситуации, когда требования к ходьбе, аналогичные требованиям к ходьбе в подводных условиях. В итоге, по мере самообучения, поведение робота показало поразительное сходство с живым ходоком, послужившим основой для модели.

Авторы признают, что мы, возможно, никогда не узнаем точно, каким было первое ходячее существо. Но их модель даже сегодня помогает уточнить принципы работы нейронных цепей в живых организмах.

Новое исследование говорит о том, что ключевым фактором в процессе выхода рыб на сушу могли стать морские приливы.

По материалам Science Alert.

Читайте также:

Окаменелости обезьяны поведали об эволюции двуногой ходьбы

Первые доисторические животные выползли на сушу в Антарктиде