Древняя окаменелость проливает свет на эволюционную загадку, решая 100-летнюю тайну членистоногих
Более века камбрийское членистоногое Helmetia expansa оставалось загадкой. Обнаруженный палеонтологом Чарльзом Дулиттлом Уолкоттом в 1918 году, он изначально был классифицирован как ракообразное. Несмотря на частые упоминания в научных работах, этот вид никогда не был формально описан, и был проиллюстрирован только один его экземпляр.
Теперь, в новом исследовании, опубликованном в Journal of Systematic Palaeontology, исследователи из Гарварда под руководством Сары Лоссо, постдока в Департаменте организменной и эволюционной биологии, формально описывают Helmetia expansa, предлагая новые данные о его анатомии, поведении и эволюционных связях.
Helmetia expansa принадлежит к редкой группе ранних членистоногих — концилитерганам, близким родственникам трилобитов. В отличие от трилобитов, у концилитерганов не было кальцинированных экзоскелетов, поэтому их останки окаменели только в исключительных условиях — таких, как в 508-миллионолетнем сланце Бёрджес в Канаде, где сохранились даже мягкие ткани, такие как кишечник, ноги и жабры.
Хотя было собрано больше образцов, только одна особь Helmetia expansa была изображена, и ни одно исследование не изучало дополнительный материал подробно, чтобы формально описать вид или прояснить эволюцию концилитерган.
«Нам нужно изучить более одного экземпляра, чтобы увидеть полный диапазон морфологии и сохранности вида», — сказала Лоссо.
Команда изучила 36 образцов из Смитсоновского института и Королевского музея Онтарио, относящихся к кембрийскому периоду сланца Бёрджес в Канаде. Они сфотографировали образцы как влажными, так и сухими, используя поляризационный фильтр, который лучше выявляет тонкие особенности и фазы угасания, и сравнили их с родственными видами, найденными в биоте Чэнцзян в Китае, и одним из раннего кембрия Сириус-Пассет в Гренландии.
У Helmetia был листовидный экзоскелет, причём у некоторых образцов сохранились глаза, медиальные глаза, пищеварительная система и конечности. У ранних членистоногих были конечности с ходильной ногой для передвижения и захвата пищи и жабрами для дыхания. На голотипе видны только жабры — что заставило прежних исследователей полагать, что у Helmetia не было ног и он плавал исключительно. Но команда обнаружила широкие жабры и ходильные ноги у нескольких образцов, показывая, что они, вероятно, ходили, как трилобиты.
Ещё более удивительными оказались два экземпляра, застигнутых на ранних стадиях линьки — поведение, ранее никогда не документированное у концилитерган.
«Стратегии линьки никогда не были известны ни у одного концилитергана», — сказала Лоссо. «Все членистоногие сбрасывают свои твёрдые экзоскелеты, чтобы расти, но никто раньше не видел этого поведения у концилитергана, потому что нужно поймать образец в процессе линьки, и трудно угадать точное время».
Линька у образцов показывает, что новый экзоскелет ближе к краю головы, что предполагает, что животное выходило из передней части тела — подобно мечехвостам, которые используют переднюю стратегию выхода, в отличие от большинства крабов, выходящих из задней части тела.
Исследователи также обнаружили широкий диапазон размеров взрослого тела по мере роста Helmetia. В то время как самый маленький образец был длиной всего 92 миллиметра, один превышал 180 миллиметров.
«Эти закономерности говорят нам не только о том, как росли эти 508-миллионолетние животные, но и насколько большими они могли стать», — сказала Лоссо.
Основываясь на обновлённых интерпретациях морфологии Helmetia expansa, исследователи подтвердили две основные группы хелметиид: Helmediidae, которая включает Helmetia expansa и характеризуется границами сегментов и боковыми шипами, и Tegopeltidae, которая отмечена слиянием сегментов и отсутствием шипов. Исследователи также отнесли Arthroaspis bergstroemi, известного из Гренландии с 2013 года, к группе Conciliterga.
«Наши результаты дают гораздо более полную картину того, как выглядела Helmetia, как она жила и как концилитерганы связаны друг с другом, — сказала Лоссо, — что очень важно для будущих исследований Conciliterga и других ранних членистоногих».