Происхождение костей животных связали с накоплением минералов

Костные структуры обеспечивают опору мускулам и защиту внутренним органам множества животных. Но этим их функции не ограничиваются. Кости образуют динамичную живую ткань, которая участвует в кроветворении, метаболизме и работе иммунитета, накапливает минеральные вещества — прежде всего кальций и фосфор. Возможно, эта «запасающая» функция была ключевой на первых этапах эволюции костной ткани. К такому выводу пришли авторы новой статьи, опубликованной в журнале Science Advances.

Флориан Витцман (Florian Witzmann) и его коллеги из берлинского Музея естественной истории изучили окаменелые останки костнощетинковых, датированные возрастом около 400 миллионов лет. Эти вымершие морские бесчелюстные животные отличались высокой подвижностью. Они одними из первых начали обзаводиться частично окостеневающим скелетом: задняя часть их тела оставалась мягкой, но на голове и груди уже появлялась примитивная костная ткань.

Для исследования такого образца ученые использовали технику, которая прежде применялся лишь в материаловедении, — комбинацию сканирующей электронной микроскопии с травлением фокусируемым пучком ионов (FIB-SEM). Такой подход не позволяет рассмотреть лишь верхние слои объекта и приводит к его частичной деградации. Однако, благодаря FIB-SEM, трехмерную структуру кости костнощетинковых удалось реконструировать в деталях, недоступных более традиционным и щадящим методам.

3D-снимки показали, что в глубине костной ткани сохраняются разветвленные полости — следы некогда живших в них клетках, подобных остеоцитам у современных животных. При этом кость, непосредственно прилегавшая к телам клеток, оказалась не такой плотной и частично «разъеденной» ими. Подобная картина хорошо знакома ученым и связана с утилизацией накопленных в ткани минералов. Обнаружение деминерализации у столь древних животных служит серьезным доводом в пользу гипотезы о том, что накопление запасов фосфора и других элементов могло быть ключевым драйвером, запустившим эволюцию и развитие костной ткани.