Химеры (Chimaeriformes) — отряд хрящевых рыб, обитающий в основном на глубине более 500 метров. Они приходятся дальними родственниками акул, но их эволюционные пути разошлись почти 400 миллионов лет назад. В отличие от акул, они не имеют острых зубов и классической чешуи. Вместо этого природа подарила им прочные зубные пластины, идеальные для раскалывания панцирей моллюсков и ракообразных, составляющих их основной рацион.

Еще одна уникальная черта этих рыб — особый мясистый, похожий на клюв отросток, торчащий у них изо «лба». Встречается только у самцов. Этот орга называют «цефалическим класпером» или лобным «тенакулумом». Он усеян странными шиповидными структурами, напоминающими зубы. 

Биологи давно предполагали, что «инструмент» помогает самцам удерживать самку во время спаривания. В обычном состоянии он прячется в кармане над глазами, а при соитии выдвигается вперед. Самец зажимает им грудной плавник самки. 

Однако точное строение, развитие и эволюционное происхождение такого «щупальца» долгое время оставались под завесой тайны из-за сложности изучения глубоководных химер.

Международной группе эволюционных биологов под руководством Гарета Фрейзера (Gareth Fraser) из Флоридского университета удалось пролить свет на эту загадку. Ученые детально изучили, как формируется и работает этот необычный орган. Результаты их исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Фрейзеру и его коллегам посчастливилось наблюдать химер в их естественной среде во время полевых работ. Биологи собрали для анализа 40 экземпляров американского гидролага (Hydrolagus colliei) — представителей вида, для которого характерны большие зеленые глаза и ядовитый шип на спине. Размер пойманных особей варьировался от 25 до почти 80 сантиметров в длину. Ученые работали, как с молодыми, так и со взрослыми особями. 

Используя метод микрокомпьютерной томографии, ученые смогли заглянуть внутрь «лобного органа» и проследить все стадии его развития. Оказалось, что у самых молодых особей этот орган выглядит как крошечный бугорок. По мере взросления самца «инструмент» растет и превращается в полноценную мясистую «булаву».

Статья по теме: Про самцов-паразитов глубоководного мира

Самым удивительным открытием стала природа шиповидных структур на его поверхности. Высокоточные сканы показали — это не просто кожные выросты, а самые настоящие зубы с основанием из дентина и минерализованными острыми кончиками. Дальнейшие молекулярные анализы подтвердили это открытие. В тканях тенакулума исследователи обнаружили активность генов, которые отвечают за формирование зубов у рыб и других позвоночных. То есть у Hydrolagus colliei действительно на «лбу» растут зубы.

Строение этих зубов напомнило Фрейзеру и его коллегам устройство челюстей акул. У химер зубы «лобного органа» организованы в аккуратные ряды и, по всей видимости, могут замещаться новыми по мере износа, по сходному с акулами «конвейерному» принципу.

Чтобы понять, как возник этот уникальный орган, ученые обратились к палеонтологии. Они изучили ископаемые останки древних родственников химер, в частности вид Helodus simplex, обитавший в океане примерно 315 миллионов лет назад. Анализ окаменелостей показал, что у этого древнего существа уже был прообраз тенакулума — кожистый вырост, тянувшийся от кончика головы до начала верхней челюсти. Важно, что этот вырост был покрыт точно такими же зубами, что и «лобный орган» Hydrolagus colliei. Иными словами тенакулум у современных химер — потомок «зубастого органа» их древних предков.

На основе этих данных команда Фрейзера выдвинула гипотезу. Миллионы лет назад тенакулум находился гораздо ближе к пасти и, вероятно, был частью челюстного аппарата. Постепенно в процессе эволюции он «мигрировал» наверх, в область «лба». Однако химеры сохранили генетическую «инструкцию» по выращиванию зубов в этой новой локации. Теперь эти зубы служат новой цели — надежно удерживать самку во время спаривания.

Однако у этой версии есть альтернатива. Специалисты предположили, что изначально тенакулум мог иметь другое назначение. На это указывает тот факт, что у самок одного из современных видов химер сохранился недоразвитый остаток «лобного органа». Это значит, что в древности он, вероятно, был и у самцов, и у самок. В таком случае, его первоначальной функцией могла быть защита от хищников или он выполнял роль предупреждающего сигнала. Только со временем тенакулум превратился в инструмент для спаривания.