Редкие ископаемые эмбрионы показывают раннее развитие Ecdysozoa в кембрийскую эру

Международная исследовательская группа обнаружила редкие ископаемые эмбрионы, принадлежащие Ecdysozoa — разнообразной группе животных, включающей круглых червей, бархатных червей, насекомых и крабов. Эти окаменелости возрастом примерно 535 миллионов лет были найдены в раннекембрийской биоте Куанчуаньпу в южной провинции Шэньси, Китай.

Исследование под руководством профессора Чжан Хуацяо из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук опубликовано в журнале Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.

Ископаемые эмбрионы беспозвоночных редки, но когда они сохраняются, они дают ключевое представление об эволюционной биологии развития вымерших животных. Хотя такие эмбрионы были описаны от раннего кембрия до раннего ордовика, большинство примеров ограничено стрекающими (cnidarians) и таксоном скалидофор Markuelia. Раннекембрийская биота Куанчуаньпу богата разнообразными эмбрионами стрекающих и их вылупившимися стадиями, но эмбрионы Ecdysozoa в этой биоте ранее не идентифицировались.

В этом исследовании учёные обнаружили хорошо сохранившиеся ископаемые эмбрионы из раннефортунского (ранний кембрий) разреза Чжанцзягоу в уезде Сисян, город Ханьчжун, провинция Шэньси, Китай. Было идентифицировано семь образцов, все трёхмерно фосфатизированных.

Анализ с помощью микро-КТ показал, что эмбрионы были полыми внутри, что привело к отсутствию сохранившейся внутренней мягкой анатомии. На основе вариаций в количестве и расположении склеритов на их переднем и заднем концах эти эмбрионы были классифицированы как два новых таксона: Saccus xixiangensis gen. et sp. nov. и Saccus necopinus gen. et sp. nov.

Исследование показывает, что эмбрионы заключены в тонкую гладкую оболочку, их диаметр составляет от 730 мкм до 1 мм. Их относительно большой размер указывает на богатый желтком состав, обеспечивающий достаточную энергию для развития (лецитотрофия). Эмбрионы демонстрируют мешковидное тело без интровертированных или парных конечностей.

Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения, показывают, что покровы не реснитчатые. Передние склериты расположены радиально, а на заднем конце — билатерально. Покровы демонстрируют мягкую деформацию, но склериты остаются в основном недеформированными, что позволяет предположить, что они жёстче и, вероятно, кутикулизированы. Примечательно, что у эмбрионов отсутствуют отверстия, что представляет стадию развития до формирования рта или ануса.

Билатерально расположенные склериты на заднем конце указывают на двустороннюю симметрию, что относит эти новые эмбрионы к билатериям. Кроме того, отсутствие ресничек или мест для их крепления, наряду с наличием кутикулизированных склеритов, указывает на принадлежность к экдисозоям. Наличие кутикулы предполагает, что эти эмбрионы находятся на поздних стадиях эмбрионального развития, возможно, приближаясь к вылуплению.

Из-за отсутствия вылупившихся образцов точный режим развития Saccus ещё не определён. Предполагается, что эти эмбрионы, вероятно, проходили непрямое развитие, вылупляясь в виде лецитотрофных (питающихся желтком) личинок. Это говорит о том, что ювенильные и взрослые формы могут различаться из-за метаморфоза на более поздних стадиях роста. Альтернативно, они могли проходить прямое развитие, вылупляясь в виде лецитотрофных ювенильных особей.

Эти ювенильные особи могли иметь похожее мешковидное тело без интровертированных или парных конечностей, подобное Saccorhytus. В любом сценарии эмбрионы полагаются исключительно на желток для получения энергии до тех пор, пока у них не разовьётся функциональный рот и они не начнут питаться.

Гипотеза прямого развития имеет значение для эволюции формы тела у ранних экдисозой. Если Saccus и Saccorhytus принадлежат к тотальной или стволовой группе экдисозой, это предполагает, что мешковидное тело, вероятно, было примитивным для экдисозой, в то время как червеобразное тело, характерное для кроновой группы экдисозой, развилось позже.