Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

Рис. 1. Реконструкция Saccorhytus, вид сбоку, позади и спереди. А–Р — передне-задняя ось тела (A — anterior, Р — posterior). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Микроскопическое ископаемое Saccorhytus, отысканное в Китае в местонахождении с мягкотелыми остатками, является близким родичем предка всех вторичноротых звериных (иглокожих, хордовых и некоторых других). Об этом свидетельствует его морфология — присутствие рта с радиальными складками и отверстий, которые интерпретируются как прообраз жаберных щелей. Эти тонкие животные могли обитать среди частиц грунта и, по-видимому, воображали собой взрослые формы, а не личинок. Так новые находки помогают дешифрировать древнейшие этапы эволюционной истории.

Кембрийский период (542–485 млн лет) — это загадочное во всех касательствах время, когда жили не менее загадочные животные. Напомню, что в это пора впервые обнаруживается большинство типов и классов животных, звериные и даже водоросли обзаводятся скелетом, а кроме того, формируются бесчисленные лагерштетты — местонахождения с ископаемыми остатками мягкотелых животных, какие обычно исчезают бесследно. Что привело к столь глобальным изменениям в живой натуре планеты? Можно только догадываться, хотя в догадках, обоснованных логикой и фактами, недостачи нет.

Если приглядеться к ископаемому кембрийскому миру, то найдутся не лишь знакомые «типы», но и такие, родство которых ставит ученых в тупик. Их не могут установить даже до класса, а порой и тип не до конца понятен, потому они получили всеобщей наименование «проблематики». Зачастую проблематики представляют собой переходные конфигурации, сочетающие признаки нескольких классов или типов. Какие-то проблематики вообще не имеют специфических таксономических признаков, еще не успев их обрести на своем недолгом эволюционном линии или же утеряв их в ходе разложения или фоссилизации. Интерпретация подобных ископаемых остатков воображает собой захватывающий зоологический детектив с поиском улик, сложением мозаики фактов в статную картину допустимых планов строения и логичного образа существования. Решивший подобную задачу в качестве награды получает доступ к эволюционным начинам больших групп, таких как кишечнополостные, членистоногие, первично- и вторичноротые и т. д.

Одно из таких загадочных животных попало в руки палеонтологам, работавшим в Китае, в местопребыванье Жаньжигоу (Zhangjiagou, уезд Сисян, провинция Шэньси) нижнекембрийского года (540–530 млн лет). В этом местонахождении имеются слои, сложенные известняками с бесчисленными гранулами апатита (фосфат кальция). Эти слои содержат бесчисленные мелкие ископаемые, которые представляют собой остатки мягкотелых бесскелетных звериных. Такой тип лагерштеттов называется Орстен (Orsten) по названию самого популярного из них. Препарировать ископаемых из подобных пород нетрудно, несмотря на их микроскопический размер — необходимо просто поместить породу в емкость с уксусной кислотой, тогда известняк разойдётся, а фосфатизированные ископаемые останутся на дне емкости. Кислоту сливают, а драгоценный отстой промывают и отправляют под микроскоп.

В поле зрения исследователя оказывается народонаселение давно ушедших эпох, превосходно сохранившее тонкие детали постройки и анатомии. Прежде в этих конкретных породах находили немало странных животных, которых непонятно было, куда отнести: к первичноротым или вторичноротым (рис. 2).

Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

Рис. 2. Ископаемые, отысканные вместе с Saccorhytus: Olivooides mirabilis (A–C), Quadrapyrgites quadratacris (D, E), и Eolympia pediculata (F–I). Родство этих ископаемых звериных с определенными современными группами в настоящее время обсуждается: их причисляли к циклонейралиям, скалидофорам или кишечнополостным (см. Лорициферы заставляют вносить исправления в эволюционное древо линяющих животных, «Элементы», 13.11.2015). Фото из статьи Y. Liu et al., 2014. The oldest known priapulid-like scalidophoran animal and its implications for the early evolution of cycloneuralians and ecdysozoans

А сейчас из растворенных известняков собралась изрядная коллекция из примерно 50 экземпляров звериного, названного Saccorhytus coronarius (родовое название Saccorhytus образовано сложением латинского saccus — «мешок» и древнегреческого ῥύτις — «морщина»); рис. 1 и 3. И о его родстве ученые разрешили порассуждать со всей зоологической смелостью.

Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

Рис. 3. Остатки Saccorhytus. А — передняя сторонка животного, P — задняя. M — рот, op — ротовые выпячивания, Rf — радиальные складки, Rbc — правое конусовидное дыра, Lbc — левое конусовидное отверстие, Sp — щетинка, Cp — круговые поры. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Все экземпляры саккоритуса имели размер от полумиллиметра до миллиметра с небольшим и воображали собой, как следует из его названия, мягкий овальный мешочек. Во пора захоронения и фоссилизации он деформировался, но форма его, тем не менее, хорошо видана (см. видео). На одной стороне этого мешочка имеется дыра (ученые посчитали, что это рот), окруженное двумя кругами радиальных складок, на внутреннем сфере имеется ряд отверстий. На спинной (?) стороне с боков размещены 8 крупных отверстий, ограниченных конусами наружной оболочки, организованной радиальными складками. Также есть следы щетинок возле рта и на спинной стороне, ряд мелких пор позади крупных отверстий.

На удивительный облик этого существа можно не обращать внимания, так как он может легковесно меняться, главное — наличие или отсутствие характерных признаков. Тело двустороннесимметричное, ротовая полость растягивается, раздувая складчатый кольцевой участок вокруг рта. Вода из ротовой полости может сходить наружу из крупных отверстий на спине и вокруг рта. Эти отверстия могут предназначаться в принципе и как половые поры, и как секреторные поры. Имеются щетинки, обеспечивающие сенсорные реакции.

Эти приметы характерны для ветуликолий и родственных им ветулоцистид (рис. 4): симметрия, рот со складчатым обрамлением, складчатые дыхательные поры, конусом выступающие изнутри наружу. Значит, странное микроскопическое животное саккоритус вблизи к ним.

Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

Рис. 4. Vetulocystis catenata: Ас — рот, RO — дыхательный орган (жабра), Psc — выделительные поры (или дыры для выдоха). Изображение из статьи D.-G. Shu et al., 2004. Ancestral echinoderms from the Chengjiang deposits of China

Но еще лучше сообщать о его близости к предкам всех вторичноротых. Ведь чуть ли не один-единственным общим морфологическим признаком вторичноротых являются жаберные дыры. И они, видимо, имеются у этого странного микроскопического животного. Оно оказывается ближней всех к месту расхождения ветвей первично- и вторичноротых (рис. 5). Изумительно, что этот микромешочек со складчатым ртом может быть родственником всех хордовых, иглокожих, не сообщая уже о целом букете ветуликолий из кембрийского бестиария.

Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

Рис. 5. Поза саккоритуса на филогенетическом древе животных — он помещается близко к предковой конфигурации ветуликолий и, следовательно, к предку всех вторичноротых. Схема из обсуждаемой статьи в Nature

Вполне вероятно, что его строение следует сравнивать с ксенотурбелляриями — билатеральными животными несложного строения с кишкой без анального отверстия, не имеющих кровеносной и выделительной систем, с диффузной нервозной системой (рис. 6). Однако филогенетическое положение самих ксенотурбеллярий тоже шатко: их сближают то с первичноротыми, то со вторичноротыми.

Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

Рис. 6. Ксенотурбеллярии X. profunda, обитающие в Калифорнийском бухте на глубине 3700 м. rf — кольцевые складки, sf — боковая складка, m — рот. Фото из статьи G. W. Rouse et al., 2015. New deep-sea species of Xenoturbella and the position of Xenacoelomorpha

Рассуждая об манере жизни этого животного, авторы решили отнести его к мейобентосу (звериные, имеющие размерный диапазон примерно 50 мкм–1 мм). Щетинки помимо прочего могли предназначаться для закрепления между частицами грунта, а относительно плотная кутикула отстаивала от механических повреждений. По мнению авторов, саккоритус является взрослым звериным, а не личинкой, так как его морфология более или менее устойчива, несмотря на имеющийся разброс в размерах. Ануса у этого звериного нет, поэтому крупные конические отверстия в теле могли выполнять экскреторную функцию. Набирая воду в полость тела, скотина выпускало ее избыток через эти конические отверстия. Подобные дыры могли позже преобразоваться в настоящие жабры, когда в ходе эволюционного развития звериные укрупнялись и им потребовались настоящие органы дыхания.

Источник: elementy.ru