Полосатый илистый прыгун или Periophthalmus argentilineatus, имеет не одну странность. Их глаза расположены больше сверху, чем по бокам головы, и, несмотря на отсутствие легких, эти рыбы могут дышать воздухом. "Илистые прыгуны поглощают кислород через рот или  кожу, которую им всегда приходится поддерживать влажной", — говорит первый автор исследования Фабьен Зиади-Кюнцли. Иногда они заглатывают большой объем воздуха, чтобы снабдить им свое потомство. "Они роют норы в грязи и вдувают туда воздух, чтобы яйца получали достаточно кислорода", — объясняет ученая.

Но самой поразительной их адаптацией к жизни на суше является способность ходить. "У наших предков конечности и пальцы развились еще до того, как они покинули воду, но мы не видим этого у этих рыб. Илистые прыгуны — земноводные, и у них до сих пор есть плавники, которые служат как для плавания, так и для ходьбы", — говорит Зиади-Кюнцли.

"Они обладают уникальным способом передвижения, которого не было ни у одного другого вида земноводных рыб. Это называется костыль", — объясняет ученая. Вместо того чтобы поочередно двигать грудными плавниками, как люди используют ноги при ходьбе, илистые прыгуны разом поворачивают оба грудных плавника вперед, как мы могли бы делать с костылями, чтобы снять вес с поврежденной ноги.

По словам Зиади-Кюнцли, импульсом к началу исследования послужила работа профессора Махеша Банди и его коллег, которые изучали, как специфическая форма человеческой стопы придает ей необходимую устойчивость для ходьбы. Тогда группа из OIST задалась вопросом, какие морфологические адаптации к передвижению по суше можно было бы наблюдать у рыб-амфибий.

Последнее углубленное анатомическое исследование плавников илистого прыгуна было проведено в 1960-х годах, и информации об адаптации мышц и других мягких тканей к жизни на суше было мало. Благодаря опыту анатомических исследований и доступу к микрокомпьютерной томографии (мкКТ) в основных учреждениях OIST,  Зиади-Кюнцли и ее коллеги решили сами изучить адаптацию илистых прыгунов к жизни вне воды.

"МкКТ имеет источник рентгеновского излучения и микроскопический детектор, улавливающий сигнал. Поскольку нас интересовали мягкие ткани, мы использовали йод, чтобы придать им лучший контраст на изображениях", — объясняет Зиади-Кюнцли. С помощью этого метода команда исследовала илистого прыгуна и его близких эволюционных родственников. Для сравнения ученые также сканировали других рыб, например данио, которая лишь отдаленно связана с илистым прыгуном.

Когда первоначальная визуализация была завершена, началась самая сложная часть исследования: анализ тысяч отдельных изображений, полученных с помощью микроКТ. "Нам пришлось вручную сортировать снимки, чтобы идентифицировать каждую ткань. По сути, мы работаем над анализом с 2019 года", — отмечает руководительница научной работы. Утомительный процесс в конечном итоге оправдал себя, когда первые 3D-изображения илистых прыгунов выявили несколько уникальных адаптаций к жизни вне воды. "Мы обнаружили, что мышцы грудных плавников у них больше, и то же самое относится к плечевому поясу, к которому они прикрепляются", — говорит доктор Зиади-Кюнцли.

Исследователи были еще больше поражены, когда обнаружили, что в грудных плавниках илистых прыгунов, которые они используют для ходьбы, некоторые соединяющие кости сухожилия были заменены фасциальной тканью. "Мы думаем, что это адаптация, которая помогает им двигаться вперед во время ходьбы, поскольку ткань фасции обеспечивает большую стабильность и может помочь создать силу, необходимую для перемещения их массы по суше", — объясняет ученая.

Более высокая интенсивность гравитации на суше, по-видимому, вызвала еще одну адаптацию в организме илистого прыгуна: "Между плечом и брюшным плавником существует связь через своего рода сустав, которого мы не видим ни у одной другой рыбы, которую мы сканировали", — говорит Зиади-Кюнцли. Эти изменения намекают на то, насколько серьезным может быть эволюционное давление при переходе организмов из воды на сушу.

Изменения претерпели и кости, которым при ходьбе приходится выдерживать гораздо больший вес, чем при плавании. По словам руководительницы исследования, обычно лучи грудных плавников в поперечном сечении имеют форму полумесяца, но у илистого прыгуна они круглые возле основания, а ближе к кончику имеют серповидную форму. "Мы думаем, что это может придавать большую механическую стабильность", — говорит Зиади-Кюнцли. Другие исследователи описывали схожую форму костей плавниковых лучей у некоторых окаменелостей вымерших рыб, которые были предками наземных животных.

Все эти открытия вызвали у команды желание еще глубже погрузиться в понимание эволюции илистых прыгунов: "Когда они находятся в личиночном состоянии, то ничем не отличаются от многих других личинок рыб-бычков, но во время метаморфоза они быстро меняют свое тело и анатомию плавников. Мы хотим проследить развитие от личинок к взрослым особям, чтобы лучше понять этот переход", — говорит Зиади-Кюнцли.

Исследование опубликовано в Journal of Anatomy.