Маленькие радости палеонтологов

Перевернутый червь

Каж­до­му уче­но­му при­ят­но знать, что ока­зал­ся прав. В кон­це 1990-х годов систе­ма­ти­ки на осно­ве моле­ку­ляр­ных дан­ных объ­еди­ни­ли чле­ни­сто­но­гих (Euarthropoda), они­хо­фор (Onychophora), тихо­хо­док (Tardigrada) и круг­лых чер­вей в новый так­сон Ecdysozoa — «линя­ю­щие», но мор­фо­ло­ги­че­ских осно­ва­ний для тако­го объ­еди­не­ния у них было мало­ва­то. Теперь иссле­до­ва­те­ли полу­чи­ли ана­то­ми­че­ский довод в поль­зу суще­ство­ва­ния Ecdysozoa. Недав­но Мар­тин Смит (Martin R. Smith) из Кем­бридж­ско­го уни­вер­си­те­та (Вели­ко­бри­та­ния) и Жан-Бер­нар Карон (Jean-Bernard Caron) из Торонт­ско­го (Кана­да) иссле­до­ва­ли отпе­чат­ки одной из древ­них они­хо­фор, Hallucigenia sparsa, жив­шей 508 млн лет назад, и уста­но­ви­ли, что у пред­ков они­хо­фор рот и глот­ка были осна­ще­ны зуба­ми, как и у дру­гих ран­них Ecdysozoa [1]. Что­бы прий­ти к тако­му выво­ду, уче­ным пона­до­би­лось сна­ча­ла отыс­кать у чер­вя голо­ву, что ока­за­лось не так про­сто.

Рис. 1. Отпечаток Hallucigenia sparsa. Справа — темное пятно, оставленное вытекшей из кишечника жидкостью (Df), слева — отпечаток головы [Smith & Caron, 2015]

Рис. 1. Отпе­ча­ток Hallucigenia sparsa. Спра­ва — тем­ное пят­но, остав­лен­ное вытек­шей из кишеч­ни­ка жид­ко­стью (Df), сле­ва — отпе­ча­ток голо­вы [Smith & Caron, 2015]

Совре­мен­ных они­хо­фор назы­ва­ют еще бар­хат­ны­ми чер­вя­ми. Эти мяг­ко­те­лые оби­та­те­ли влаж­ных тро­пи­че­ских лесов дей­стви­тель­но напо­ми­на­ют чер­вей на мяг­ких нож­ках. Отпе­чат­ки, остав­лен­ные гал­лю­ци­ге­ни­ей в слан­цах Бер­джес (Ска­ли­стые горы), впер­вые попа­ли в поле зре­ния пале­он­то­ло­гов в сере­дине 1970-х годов, но тогда ника­ких зубов у нее в глот­ке не уви­де­ли, пото­му что непра­виль­но вос­ста­но­ви­ли облик живот­но­го. На боль­шин­стве отпе­чат­ков чер­вя вид­но тем­ное оваль­ное пят­но (на рис. 1 оно обо­зна­че­но бук­ва­ми Df). Англий­ский пале­он­то­лог Кон­вей Мор­рис (Conway Morris), изу­чав­ший отпе­чат­ки, при­нял это пят­но за след голо­вы. Он так­же решил, что у живот­но­го были щупаль­ца на спине, а пере­дви­га­лось оно на негну­щих­ся ногах. Неуди­ви­тель­но, что подоб­ное созда­ние нарек­ли гал­лю­ци­ге­ни­ей.
Рис. 2. Реконструкция облика Hallucigenia sparsa (Smith & Caron, 2015)

Рис. 2. Рекон­струк­ция обли­ка Hallucigenia
sparsa (Smith & Caron, 2015)

Мар­тин Смит и Жан-Бер­нар Карон, тща­тель­но рас­чи­стив отпе­чат­ки от оса­доч­ных пород и иссле­до­вав их совре-мен­ны­ми мето­да­ми, при­шли к выво­ду, что тем­ное пят­но остав­ле­но жид­ко­стью, вытек­шей из кишеч­ни­ка гал­лю­ци­ге­нии, когда живот­ное рас­плю­щи­ва­лось. Голо­ва, соот­вет­ствен­но, нахо­ди­лась на про­ти­во­по­лож­ном кон­це тела. Пря­мые ноги ока­за­лись шипа­ми, а щупаль­ца — нож­ка­ми. Но, даже постав­лен­ный на ноги, червь выгля­дит фан­та­сти­че­ски (рис. 2). Его труб­ча­тое тель­це длин­ной от 10 до 50 мм укра­ша­ли семь пар шипов. Пере­дви­гал­ся он на семи парах ног, окан­чи­ва­ю­щих­ся когот­ка­ми, а на шее имел три пары щупа­лец без когот­ков, доста­точ­но длин­ных, что­бы достичь рта. Рот рас­по­ла­гал­ся на перед­нем кон­це удли­нен­ной голо­вы и был направ­лен вниз. На голо­ве, бла­го иссле­до­ва­те­ли теперь зна­ют, где она, обна­ру­жи­ли пару про­стых глаз­ков диа­мет­ром око­ло 200 мкм.

Глот­ка воору­же­на коль­цом зубов — пла­сти­нок раз­ме­ром 10 на 60 мкм. Иссле­до­ва­те­ли пред­по­ла­га­ют, что это коль­цо помо­га­ло живот­но­му удер­жи­вать добы­чу. Перед­няя киш­ка выстла­на кути­ку­лой и тоже снаб­же­на зуба­ми, но игло­вид­ны­ми и слег­ка изо­гну­ты­ми, дли­ной око­ло 10 мкм. Совре­мен­ные они­хо­фо­ры утра­ти­ли эти при­спо­соб­ле­ния, но у их пред­ков они были.

Волосатый монстр

Рис. 3. Отпечаток Collinsium ciliosum, вид сбоку. Видны антенны на голове, передние «перистые» ноги и склеротизированные шипы (www.cam.ac.uk)

Рис. 3. Отпе­ча­ток Collinsium ciliosum, вид сбо­ку. Вид­ны антен­ны на голо­ве, перед­ние
«пери­стые» ноги и скле­ро­ти­зи­ро­ван­ные шипы (www.cam.ac.uk)

Рис. 4. Так выглядел волосатый монстр Коллинза (www.cam.ac.uk)

Рис. 4. Так выгля­дел воло­са­тый монстр
Кол­лин­за (www.cam.ac.uk)

Пока мир вос­хи­щал­ся обрет­шим истин­ную голо­ву чер­вем, появи­лись сооб­ще­ния о его близ­ком род­ствен­ни­ке, так­же жив­шем око­ло 500 млн лет назад и имев­шем еще более ори­ги­наль­ную внеш­ность. Отпе­чат­ки этой они­хо­фо­ры обна­ру­жи­ли в Южном Китае спе­ци­а­ли­сты Юнь­нань­ско­го и Кем­бридж­ско­го уни­вер­си­те­тов [2]. Его остат­ки сохра­ни­лись луч­ше, чем отпе­чат­ки гал­лю­ци­ге­нии, и поз­во­ля­ют раз­гля­деть стро­е­ние тела и даже покры­ва­ю­щие его мел­кие щетин­ки (рис. 3). Живот­ное назва­ли Collinsium ciliosum в честь пале­он­то­ло­га Десмон­да Кол­лин­за (Desmond Collins), пер­во­го иссле­до­ва­те­ля сход­ных ока­ме­не­ло­стей, най­ден­ных в Кана­де. Червь был не более 85 мм в дли­ну, имел шесть пар перед­них ног, уты­кан­ных щетин­ка­ми дли­ной 1,5–2,5 мм и девять пар зад­них ног, кото­рые окан­чи­ва­лись когот­ка­ми. Голо­ва снаб­же­на парой антенн, но глаз на ней иссле­до­ва­те­ли не обна­ру­жи­ли. Мяг­кое тело чер­вя защи­ще­но 72 ост­ры­ми мине­ра­ли­зо­ван­ны­ми шипа­ми раз­ных раз­ме­ров (рис. 4). Внешне он напо­ми­на­ет гал­лю­ци­ге­нию, но толь­ко воору­жен луч­ше; неуди­ви­тель­но, что вто­рое назва­ние C. ciliosum — воло­са­тый монстр Кол­лин­за.

Воло­са­тый монстр жил в море, но его ноги не были при­спо­соб­ле­ны для ходь­бы по гряз­но­му дну. Учи­ты­вая нали­чие щети­нок на перед­них конеч­но­стях, а так­же отсут­ствие глаз и нево­ору­жен­ную глот­ку, уче­ные пред­по­ло­жи­ли, что мон­стры взби­ра­лись на что-нибудь твер­дое, напри­мер на губ­ки, цеп­ля­лись за них зад­ни­ми ког­ти­сты­ми конеч­но­стя­ми, а перед­ни­ми пери­сты­ми про­се­и­ва­ли воду, улав­ли­вая добы­чу. Подоб­ным обра­зом сей­час кор­мят­ся бам­бу­ко­вые кре­вет­ки. Ведя мало­по­движ­ный образ жиз­ни на высо­тах, воло­са­тый монстр Кол­лин­за был лег­кой добы­чей для хищ­ни­ков, так что шипы ему были необ­хо­ди­мы. На теле чер­вя обна­ру­жи­ли щетин­ки и сосоч­ки, кото­рые, воз­мож­но, поз­во­ля­ли чув­ство­вать при­бли­же­ние опас­но­сти, поэто­му иссле­до­ва­те­ли не исклю­ча­ют, что монстр мог направ­лять свои шипы в нуж­ную сто­ро­ну.

Уди­ви­тель­но, конеч­но, что у совре­мен­ных мяг­ко­те­лых они­хо­фор были такие шипас­тые пред­ки, как гал­лю­ци­ге­ния и монстр Кол­лин­за, но в кем­брии они­хо­фо­ры вели куда более раз­но­об­раз­ную жизнь, чем сей­час, и выгля­де­ли соот­вет­ствен­но. Дошед­шие до нас остат­ки, воз­мож­но, не дают пол­но­го пред­став­ле­ния об их обли­ке.

Многозубая ромундина

Вооб­ще, про­бле­ма шипов, защит­ных щит­ков, зубов все­гда зани­ма­ет умы. Посто­ян­ным паци­ен­там дан­ти­стов впо­ру поза­ви­до­вать аку­лам — у них пол­но зубов, при­чем сме­ня­е­мых. К аку­лам же обра­ща­ют­ся те уче­ные, кото­рые инте­ре­су­ют­ся эво­лю­ци­ей зубов, посколь­ку про­цесс обра­зо­ва­ния и эво­лю­ции зубов у этих древ­них рыб схо­ден с ана­ло­гич­ны­ми про­цес­са­ми у более позд­них существ.

Филип Донохью (Philip Donoghue), палео­био­лог из Бри­столь­ско­го уни­вер­си­те­та (Вели­ко­бри­та­ния), и Мар­тин Рёклин (Martin Rücklin), спе­ци­а­лист Лей­ден­ско­го цен­тра био­раз­но­об­ра­зия (Нидер­лан­ды), заин­те­ре­со­ва­лись раз­ви­ти­ем зубов у дру­го­го так­со­на — ныне вымер­ших пан­цир­ных рыб [3]. Romundina stellina, жив­шие око­ло 400 млн лет назад, при­над­ле­жа­ли к чис­лу пер­вых извест­ных нам челюст­ных живот­ных. Эти рыбы были осна­ще­ны не отдель­ны­ми зуба­ми, а шеро­хо­ва­ты­ми зуб­ны­ми пла­сти­на­ми, пере­ти­рав­ши­ми пищу. Уче­ные полу­чи­ли трех­мер­ную модель верх­ней зуб­ной пла­сти­ны ромун­ди­ны. Она состо­ит из мно­го­зуб­ча­тых бугор­ков (рис. 5). На пла­стин­ке заме­тен цен­траль­ный буго­рок, от кото­ро­го рас­хо­дят­ся шесть зуб­ча­тых ради­у­сов. Он окру­жен мень­ши­ми бугор­ка­ми сход­ной струк­ту­ры. Томо­гра­фия поз­во­ли­ла опре­де­лить, что пла­сти­на сфор­ми­ро­ва­лась не сра­зу. Сна­ча­ла вокруг «глав­но­го зуба» воз­ник цен­траль­ный буго­рок, затем вдоль его гра­ни­цы сход­ным поряд­ком обра­зо­ва­лись дру­гие мно­го­зу­бые бугор­ки, за ними еще. Зуб­ная пла­стин­ка при­рас­та­ла ост­ров­ка­ми по пери­мет­ру. Каж­дый зуб ромун­ди­ны состо­ит из ден­ти­на, а вся пла­сти­на свер­ху покры­та эма­лью. Под этим сло­ем эма­ли и ден­ти­на рас­по­ло­жен сосу­ди­стый слой, а под ним — пла­стин­ча­тая кость. Эмаль так­же при­сут­ству­ет на внеш­них кож­ных бугор­ках ромун­ди­ны (у более позд­них пан­цир­ных рыб ее не было).

Рис. 5. Трехмерная реконструкция зубной пластинки Romundina stellina, состоящей из шипастых островков.  Цвета — от золотистого к фиолетовому— показывают,  как нарастала пластинка (Rücklin & Donoghue, 2015)

Рис. 5. Трех­мер­ная рекон­струк­ция зуб­ной пла­стин­ки Romundina stellina, состо­я­щей из шипас­тых ост­ров­ков. Цве­та — от золо­ти­сто­го к фио­ле­то­во­му— пока­зы­ва­ют, как нарас­та­ла пла­стин­ка (Rücklin & Donoghue, 2015)

Уче­ные срав­ни­ли зуб­ные пла­сти­ны ромун­ди­ны и дру­гой пан­цир­ной рыбы, Compagopiscis croucheri, жив­шей поз­же, в верх­нем девоне. Бугор­ки на ее пла­сти­нах рас­по­ло­же­ны более регу­ляр­но, на каж­дом все­го один зуб­чик. Такие челю­сти, веро­ят­но, сжи­ма­лись креп­че, чем неупо­ря­до­чен­ные зубы ромун­ди­ны. Одна­ко у C. croucheri не было эма­ли ни на зубах, ни на внеш­них кож­ных выро­стах. Воз­мож­но, у ран­них челюст­ных живот­ных появ­ле­ние эма­ли­ро­ван­ных зубов и внеш­них кост­ных бля­шек как-то свя­за­но. В общем, спе­ци­а­ли­стам есть над чем поду­мать.

Черепашная ящерица

Рис. 6. Pappochelys rosinae — с зубами,  длинным хвостом и без панциря, но уже несомненная черепаха (www.nbcnews.com)

Рис. 6. Pappochelys rosinae — с зуба­ми, длин­ным хво­стом и без пан­ци­ря, но уже несо­мнен­ная чере­па­ха (www.nbcnews.com)

Раз­рас­та­ние костей — вели­кая сила. Имен­но она созда­ла чере­пах. Чере­па­ху мы узна­ем по кост­но­му пан­ци­рю, состо­я­ще­му из верх­ней поло­ви­ны (кара­пак­са) и ниж­ней (пласт­ро­на), свя­зан­ных кост­ны­ми мости­ка­ми с каж­дой сто­ро­ны. Но не все­гда эти реп­ти­лии так выгля­де­ли. Самый ран­ний из извест­ных пред­ков чере­пах, южно-афри­кан­ский Eunotosaurus, жив­ший 260 млн лет назад, боль­ше напо­ми­нал яще­ри­цу, у него даже были зубы. Най­ден­ный в Китае Odontochelys, кото­рый жил на 40 млн лет поз­же, имел уже частич­но сфор­ми­ро­ван­ный пан­цирь и дру­гие чере­па­шьи чер­ты ске­ле­та. Меж­ду эти­ми дву­мя наход­ка­ми не было ниче­го, что помог­ло бы пале­он­то­ло­гам запол­нить про­бел в эво­лю­ции чере­пах. Всё изме­ни­лось, когда Рай­нер Шох (Rainer R. Schoch), сотруд­ник Госу­дар­ствен­но­го музея есте­ство­зна­ния в Штут­гар­те, и Ханс-Дитер Зюс (Hans-Dieter Sues), кура­тор отде­ла пале­он­то­ло­гии позво­ноч­ных Наци­о­наль­но­го музея есте­ство­зна­ния в Вашинг­тоне, обна­ру­жи­ли в отло­же­ни­ях озе­ра Фель­берг (Гер­ма­ния) пол­ный ске­лет и бóль­шую часть чере­па реп­ти­лии, еще не имев­шей пан­ци­ря, но, без­услов­но, при­сту­пив­шей к его нара­щи­ва­нию. Неда­ром ее назва­ли Pappochelys rosinae — от гре­че­ских слов pappos и chelys, что озна­ча­ет «чере­па­ший дедуш­ка». Родо­вое имя «дедуш­ке» дали в честь Иза­бель Розин (Isabel Rosin), пре­па­ра­то­ра музея в Штут­гар­те, кото­рая рас­чи­ща­ла ске­лет. Выгля­дел пап­по­хе­лис как коре­на­стая игу­а­на с мощ­ной груд­ной клет­кой. Дли­на его тела состав­ля­ла око­ло 20 см, из кото­рых поло­ви­на при­хо­ди­лась на длин­ный хвост из 23 позвон­ков (рис. 6). У живот­но­го, в отли­чие от совре­мен­ных чере­пах, были зуб­ки, напо­ми­на­ю­щие колыш­ки, види­мо, оно пита­лось чер­вя­ми и дру­ги­ми мяг­ко­те­лы­ми суще­ства­ми. Сре­ди осо­бен­но­стей ске­ле­та обра­ща­ют на себя вни­ма­ние мощ­ные, очень широ­кие реб­ра, Т-образ­ные в попе­реч­ном сече­нии, и гастра­лии — брюш­ные реб­ра, кото­рые не при­креп­ле­ны к дру­гим костям и «пла­ва­ют» в тка­нях живо­та (рис. 7). Имен­но из них потом обра­зу­ет­ся пласт­рон. Кро­ме того, пап­по­хе­ли­са отли­ча­ют удли­нен­ные спин­ные позвон­ки и моди­фи­ци­ро­ван­ные поя­са конеч­но­стей.

Рис. 7. Реконструкция скелета Pappochelys rosinae. Обращают на себя внимание широченные ребра (желтые) и гастралии (красные) —  будущие карапакс и пластрон (www.nbcnews.com)

Рис. 7. Рекон­струк­ция ске­ле­та Pappochelys rosinae. Обра­ща­ют на себя вни­ма­ние широ­чен­ные реб­ра (жел­тые) и гастра­лии (крас­ные) — буду­щие кара­пакс и пласт­рон (www.nbcnews.com)

Pappochelys раз­ных раз­ме­ров и воз­рас­тов во мно­же­стве встре­ча­ют­ся в отло­же­ни­ях озе­ра Фель­берг, и это зна­чит, что они про­во­ди­ли мно­го вре­ме­ни в воде и на бере­гу, подоб­но совре­мен­ных мор­ским игу­а­нам. Широ­кие, тол­стые реб­ра и гастра­лии утя­же­ля­ли живот­ное, помо­га­ли ему опус­кать­ся на дно за добы­чей и одно­вре­мен­но защи­ща­ли от хищ­ни­ков: круп­ных амфи­бий или рыб, живу­щих в озе­ре. Так что пан­цирь чере­па­хи мог воз­ник­нуть при вод­ном или полу­вод­ном обра­зе жиз­ни как защи­та и кост­ный бал­ласт.

Недав­но эмбрио­ло­ги, изу­ча­ю­щие совре­мен­ных чере­пах, пред­по­ло­жи­ли, как они долж­ны были эво­лю­ци­о­ни­ро­вать. И новый вид, най­ден­ный в Гер­ма­нии, пол­но­стью этим пред­став­ле­ни­ям соот­вет­ству­ет.

1. Smith M. R., Caron J.-B. Hallucigenia’s head and the pharyngeal armature of early ecdysozoans. /​/​ Nature (2015), doi:10.1038/nature14573.

2. Yang J., et al. A superarmored lobopodian from the Cambrian of China and early disparity in the evolution of Onychophora. /​/​ Proceedings of the National Academy of Sciences (2015), doi:10.1073/ 1505596112.

3. Rücklin M., Donoghue P. C. J. Romundina and the evolutionary origin of teeth. /​/​ Biology Letters (2015), 11: 20150326, doi: 10.1098/ 2015.0326.

4. Schoch R. R., Sues H.-D. A Middle Triassic stem-turtle and the evolution of the turtle body plan. /​/​ Nature (2015), doi:10.1038/nature14472.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *