Находка окаменелостей в Китае, обнаруженная в скальных породах возрастом около 436 миллионов лет, впервые показала, что таинственные галеаспиды, пресноводные рыбы без челюстей, обладали парными плавниками.

Открытие, сделанное международной командой, возглавляемой Мин Чжу из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Беджинга и профессором Филипом Донохью из Школы наук о Земле Университета Бристоля, показывает примитивное состояние парных плавников до того, как они разделились на грудные и брюшные плавники, предшественники рук и ног.

До сих пор единственными сохранившимися окаменелостями галеаспид были головы, но эти новые окаменелости, найденные в скалах провинции Хунань и Чунцина и названные Tujiaaspis в честь коренного народа туцзя, живущего в этом регионе, содержат их тела целиком.

Существует множество теорий об эволюционном происхождении плавников и конечностей позвоночных — эволюционных предшественников рук и ног — в основном основанных на сравнительной эмбриологии. Существует богатая летопись окаменелостей, но у ранних позвоночных либо были плавники, либо их не было. Было мало свидетельств их постепенной эволюции.

Первый автор Чжикун Гай, выпускник Бристольского университета, сказал: "Анатомия галеаспид была чем-то вроде тайны с тех пор, как они были впервые обнаружены более полувека назад. Десятки тысяч окаменелостей известны из Китая и Вьетнама, но почти все они представляют собой просто головы — до сих пор ничего не было известно об остальных частях их тел.

"Новые окаменелости впечатляют, они впервые сохранили все тело и показывают, что у этих животных были парные плавники, которые простирались непрерывно, от затылка до самого кончика хвоста. Это большой сюрприз, поскольку считалось, что у галеаспид вообще отсутствуют парные плавники."

Автор-корреспондент профессор Донохью сказал: "Tujiaaspis вдыхает новую жизнь в гипотезу столетней давности об эволюции парных плавников путем дифференциации грудных (рук) и тазовых (ног) плавников в течение эволюционного времени от непрерывного предшественника от головы до хвоста.

"Эта гипотеза о "складке плавника" была очень популярна, но до сих пор ей не хватало каких-либо подтверждающих доказательств. Открытие Tujiaaspis воскрешает гипотезу о складке плавника и согласует ее с современными данными о генетическом контроле эмбрионального развития плавников у живых позвоночных".

Автор-корреспондент Мин Чжу из VPP, Пекин, добавил: "Tujiaaspis показывает примитивное состояние, в котором впервые появились парные плавники. Более поздние группы, такие как бесчелюстные остеостраканы, демонстрируют первые свидетельства разделения мускулистых грудных плавников, сохраняя длинные брюшные плавники, которые уменьшились до коротких мускулистых плавников у челюстных позвоночных, таких как плакодермы и акулы. Тем не менее, мы можем видеть остатки удлиненных плавниковых складок в эмбрионах живых челюстных рыб, которыми можно экспериментально манипулировать, чтобы воспроизвести их. Ключевой вопрос заключается в том, почему плавники впервые эволюционировали таким образом?"

Доктор Умберто Феррон из Бристоля использовал подходы вычислительной инженерии для моделирования поведения моделей Tujiaaspis с парными плавниками и без них. Соавтор сказал: "Парные плавники Tujiaaspis действуют как подводные крылья, пассивно создавая подъемную силу для рыбы без какой-либо мускульной нагрузки от самих плавников. Складки боковых плавников тужиаасписа позволяли ему плавать более эффективно."

Соавтор доктор Джозеф Китинг из Бристоля смоделировал эволюцию парных плавников. Он сказал: "Ископаемые позвоночные без челюстей демонстрируют головокружительное разнообразие типов плавников, что вызвало обширные дебаты об эволюции парных плавников.

"Наши новые анализы показывают, что предок челюстных позвоночных, вероятно, обладал парными плавниковыми складками, которые разделились на грудную и тазовую области. В конце концов, у этих примитивных плавников развилась мускулатура и опора для скелета, что позволило нашим рыбообразным предкам лучше управлять своим плаванием и добавлять тяги. Удивительно думать, что эволюционные инновации, наблюдаемые в Tujiaaspis, лежат в основе передвижения у таких разнообразных животных, как птицы, киты, летучие мыши и люди ".