Первые позвоночные существа обладали хорошо развитым черепом и позвоночником, но у них отсутствовали челюсти и костистые конечности-плавники. Считается, что первые челюстные рыбы появились в девонском периоде, который начался 416 миллионов лет назад. Большинство палеонтологов связывают появление челюстного аппарата с возникновением двух независимых ноздрей и их отделением от ротовой полости.
Группа биологов под руководством Ясухиро Оиси (Yasuhiro Oisi) из университета Кобе (Япония) нашла способ изучить процесс разделения единого обонятельного органа на две половины, изучив структуру будущих органов обоняния и некоторых частей мозга в зародыше миксин (Eptatretus burgeri).
Миноги (Lethenteron japonicum) и миксины относятся к числу ближайших родственников современных рыб. Зародыши миног достаточно долго изучаются учеными в качестве наглядного пособия по эволюционной истории позвоночных. С другой стороны, яйца и личинки миксин практически не изучались в последние 100 лет из-за их необычного цикла размножения.
Оиси и его коллеги восполнили этот пробел в биологии, вырастив несколько эмбрионов из искусственно оплодотворенных икринок миксин в лаборатории. Ученые непрерывно следили за развитием зародыша миксины, отмечая то, как развиваются ее обонятельные органы и передняя доля гипофиза — участок мозга, структура которого быстрее всего менялась по мере эволюции рыб.
Оказалось, что зародыши миног и миксин развиваются примерно одинаково, несмотря на существенные различия в устройстве органов обоняния и передней доли гипофиза у взрослых особей.
По словам биологов, обонятельные органы и гипофиз в зародыше миксин развиваются из одной и той же клеточной пластинки. Это крайне примитивная черта — аналогичные части тела в голове современных рыб формируются из отдельных зародышевых «листков».
Данный факт позволил ученым предположить, что зародыш миксин может быть близким по своему устройству к телу примитивных рыб, населявших моря Земли в палеозое. Они проверили эту гипотезу, сравнив структуру органов обоняния и гипофиза зародыша и некоторых древних обитателей океана, в том числе костнопанцирных (Osteostracans) и беспанцирных (Anaspida) рыб, а также галеаспидов (Galeaspida).
Как отмечают исследователи, структура обонятельных центров и гипофиза в мозге этих рыб была несколько ближе к зародышам миксин, чем к примитивным челюстным рыбам. Это позволяет говорить о том, что миксины сохранили в себе черты, присущие для общего предка челюстных и бесчелюстных рыб.
Оиси и его коллеги полагают, что дальнейшее изучение зародышей миксин поможет нам лучше понять, почему возникли челюсти, и какие части тела рыбы были задействованы в процессе их «рождения».