«У меня, наверное, необычный вопрос. У множества (если не большинства) представителей животного мира имеются 4 конечности. Рептилии, млекопитающие, птицы и т.д. Что наводит на мысль, что некогда жило первое существо с 4 конечностями. Кто это был? Или же квадропедность (или как правильно, не знаю) у разных видов развивалась параллельно, независимо? И можно ли сказать, что задние и передние конечности в некотором роде гомологичны? Как так вышло? Значит ли это, что когда-то у древнего существа были полностью одинаковые задние и передние конечности, которые дифференцировались со временем?» – спрашивает наш подписчик Эмилио Санчез.

Отвечает палеонтолог Ярослав Попов:

«Да, исходно было 4 конечности, еще до того, как они стали конечностями наземных позвоночных. Наши руки и ноги — это преобразованные парные плавники древних рыб.

Передние конечности произошли от грудных плавников, задние — от брюшных. Причём грудные плавники появились раньше: они существовали уже у некоторых древних бесчелюстных позвоночных. А вот два набора парных плавников были характерны уже для ранних челюстноротых рыб более 400 миллионов лет назад. Вот только назвать конкретный вид, у которого они впервые появились, мы не можем, но, вероятно, это была первая рыба.

И, собственно, 4 их тоже по «рыбным» причинам. Грудные и брюшные плавники первоначально участвовали в управлении движением в воде: поддержании устойчивости, создании подъёмной силы и маневрировании.

Гидродинамика, вероятно, сыграла важную роль в закреплении двух пар плавников. Две пары плавников, расположенные в разных частях тела, позволяют создавать управляющие моменты относительно центра масс рыбы. Передними и задними плавниками можно регулировать крен, тангаж и рыскание. Это эффективная система управления. Дополнительные плавники могли создавать дополнительное сопротивление воде, не сильно повышая управляемость. Возможно, по этой причине конечностей осталось 4. Одна кость в верхней части конечности – тоже наследие мясистолопастных рыб. Пальцы – наследие лучей плавников. Впрочем, многие соответствующие элементы передних и задних конечностей также могли приобретать сходство вторично — благодаря использованию общих генетических программ».

На тот же вопрос отвечает биолог Илья Удалов:

«На самом деле количество конечностей у животных может очень сильно варьировать. Например, для многощетинковых червей характерно очень большое количество парных конечностей, у онихофор более десяти пар (у разных представителей разное количество), у тихоходок четыре пары конечностей, у членистоногих их количество сильно варьирует в пределах таксона.

Наличие двух пар конечностей — это характерная особенность исходного плана строения челюстноротых позвоночных. Точно ответить, какое существо было первым имеющим конечности такого строения, сказать трудно из-за неполноты палеонтологической летописи. Одни из древнейших свидетельств существования двух пар плавников у челюстноротых известны у раннесилурийских плакодерм, например Xiushanosteus mirabilis, жившей около 436 миллионов лет назад:

В случае позвоночных четыре конечности – не независимо приобретённый признак. Из грудных и брюшных плавников в процессе выхода на сушу возникли передние и задние ноги. Да, можно назвать передние и задние конечности сериальными гомологами.Что касается одинаковости передней и задней пары конечностей, то теоретически такое возможно, но у уже у того же Xiushanosteus видно, что грудные и брюшные плавники отличаются по форме.Интересно, что у древнего бесчелюстного позвоночного Tujiaaspis, жившего около 436 млн лет назад, вместо двух отдельных пар плавников имелись две продольные плавниковые складки:

Это согласуется с гипотезой, что грудные и брюшные плавники возникли в результате разделения первоначально непрерывных парных структур».

У вас тоже есть вопросы к ученым? Пишите их в комментариях и мы опубликуем ответы в рубрике #спроси_ученого.