Редкие кембрийские окаменелости из Юты раскрывают неожиданную анатомическую сложность ранних гребневиков
Гребневики (Ctenophora) — группа из более чем 200 современных видов беспозвоночных животных с прозрачным желеобразным телом. Их спорное филогенетическое положение на древе жизни животных вызывает противоречивые гипотезы: одни исследования предполагают, что они могут представлять самую раннюю ветвь животных, другие — что они близкие родственники медуз. Эти гипотезы имеют важные последствия для понимания происхождения самих животных, так как в зависимости от положения гребневиков в древе жизни, мышцы и нервная система могли иметь множественное происхождение.
В исследовании, опубликованном в iScience, международная команда учёных описывает два новых вида ископаемых гребневиков из среднего кембрия западной части США, один из которых имеет сохранившуюся нервную систему. Это проливает свет на раннюю эволюцию нервных и сенсорных структур у гребневиков.
Ископаемые гребневики чрезвычайно редки из-за их желеобразных тел. Однако некоторые образцы с исключительной сохранностью были обнаружены в ранне- и среднекембрийских отложениях (около 520–500 млн лет назад). Эти окаменелости показывают, что кембрийские гребневики отличались от современных: у них был скелет, поддерживающий гребные пластины (ктены), а также до 24 рядов ктен — больше, чем восемь рядов у современных видов.
Новые виды из формации Марджум в Юте
В этом исследовании описаны первые ископаемые гребневики, когда-либо обнаруженные в США, — два новых вида возрастом 500 млн лет. Они найдены в формации Марджум (горы Хаус-Рейндж, Юта). Окаменелости сохранились в виде плёнок органического углерода, что способствовало сохранению внутренних органов. С помощью электронной микроскопии учёные смогли выявить сигналы углеродной плёнки, позволившие идентифицировать части исходной внутренней анатомии.
Ctenorhabdotus campanelliformis — имеет небольшое колоколовидное тело с до 24 рядов ктен и волнистым ротовым отверстием. У этого вида обнаружены две важные особенности:
- Жёсткая капсула, защищающая сенсорный апикальный орган (остатки скелета, найденного у более древних гребневиков раннего кембрия).
- Сохранившаяся нервная система. Нервы длинные и соединяются с кольцом вокруг рта.
"Это было довольно неожиданное открытие, так как только один современный вид гребневиков (Euplokamis) имеет сопоставимые длинные нервы. У большинства современных гребневиков диффузная нервная сеть, а не чётко определённые длинные нервы", — сказал старший автор работы профессор Хавьер Ортега-Эрнандес из Гарвардского университета.
Thalassostaphylos elegans — имеет более округлую форму, примерно 16 рядов ктен и волнистое ротовое отверстие. Хотя у этого вида не обнаружено окаменелых нервов, у него есть важная структура — "полярные поля", видимые как две маленькие точки над апикальным органом.
"Они также важны для восприятия окружающей среды у современных гребневиков, и найти их свидетельства в кембрии значимо для понимания их эволюции", — отметил Ортега-Эрнандес. — "Интересно, что Thalassostaphylos elegans не имеет жёсткой капсулы, что указывает на то, что скелет, обнаруженный у раннекембрийских гребневиков, уже был утрачен некоторыми представителями к среднему кембрию".
Эволюция нервной системы и выводы
Два новых вида из Юты проливают свет на эволюцию нервной системы, сенсорных структур и разнообразия кембрийских гребневиков. Исследователи приходят к выводу, что кембрийские гребневики имели более сложные нервные системы по сравнению с наблюдаемыми сегодня.
- У современных видов гребневиков диффузная нервная система, похожая на структуру сетки-рабицы.
- Нервные системы кембрийских гребневиков были конденсированными, с определёнными нервными трактами, которые шли вдоль тела и образовывали кольцо вокруг рта.
- Такая сложная система наблюдается только у одного современного вида — Euplokamis, который считается потенциально ранней ветвью гребневиков. Однако даже у Euplokamis нет кольца вокруг рта, что делает его проще по сравнению с кембрийскими формами.
Филогенетический анализ, проведённый командой, предполагает, что конденсированная нервная система является предковым состоянием, а современные гребневики утратили эту сложную систему в пользу более диффузной нервной сети.
"Это открытие означает, что в ходе эволюции гребневиков произошло вторичное упрощение: сначала была утрачена жёсткая скелетная структура, а затем — дискретные нервы, наблюдаемые в окаменелостях", — сказал доктор Люк А. Парри из Оксфордского университета. — "Эти выводы было бы невозможно получить, изучая только современных гребневиков, так что летопись окаменелостей даёт ценное представление об эволюции этих загадочных животных".
Ортега-Эрнандес согласился: "В этом контексте Euplokamis демонстрирует своего рода рудиментарную организацию нервной системы, которая не наблюдается у других современных гребневиков. Гребневики имеют более сложную эволюционную историю, чем можно реконструировать только по их современным представителям. Окаменелости позволяют нам понять морфологию, которая развивалась первой, и как она менялась с течением времени".
Изученный ископаемый материал состоит из образцов, предоставленных Бюро по управлению земельными ресурсами (Bureau of Land Management), и постоянно хранится в Музее естественной истории Юты в Солт-Лейк-Сити.