Seniausi vorų ir skorpionų žandikauliai atrasti Cambriuje

Įsivaizduokite seklią kambrinę potvynio balą prieš 518 milijonų metų. Maži šliaužikai užpildė jūros dugną. Tarp jų ilgas nariuotakojis, ne didesnis už vynuogę, judėjo dešimtimis smulkių kojelių ir turėjo apsaugotą galvą su kotuotomis akimis. Susipažinkite su Urokodia aequalis, būtybe, kuri iki šiol atrodė kaip keistas krevečių ir šarvuoto vabalo mišinys. Paleontologai dabar atskleidė netikėtą detalę: smulkias žnypliškas burnos dalis, kurių buvimas rodo ankstyvuosius vorų ir skorpionų ilčių vystymosi etapus.

Urokodia gyvai siekė maždaug 2–3 centimetrus. Jos kūnas buvo segmentuotas, uodega ilga ir judri, o galva turėjo sudėtines akis ant kotelių. Šis gyvūnas buvo žinomas mokslui dešimtmečius, tačiau neseniai atlikti vaizdavimo darbai atskleidė uolienų matricoje paslėptas savybes, minkštųjų audinių liekanas, kurios išsilaikė pakankamai gerai, kad parodytų anatomiją, kurios įprasta apžiūra neaptiko.

Kada pradėjo atsirasti žnyplės

Minėtos burnos dalys vadinamos chelicerais, priedais, kurie šiuolaikiniuose giminaičiuose varijuoja nuo smulkių maitinimosi žnyplių iki tikrų ilčių. Chelicerai apibrėžia pagrindinę nariuotakojų grupę vadinamą chelicerata, kuri apima vorus, skorpionus, erkes ir pasaginius krabus. Chelicerų radimas taip anksti fosiliniame įraše perrašė dalį cheliceratų kilmės istorijos.

Yunano universiteto ir Lesterio universiteto mokslininkai panaudojo didelės raiškos rentgeno tomografiją keliems Urokodia egzemplioriams ir aplinkinei uolienai. Ši neinvazinė skenavimo technika gali aptikti silpnus kontrastus mineralizuotuose minkštuosiuose audiniuose, ir čia ji atskleidė porą smulkių, žnypliškų galūnių, išsidėsčiusių tiesiai už akių. Tos galūnės atitinka vietą ir pagrindinę formą, kuri būtų tikėtina primityviems chelicerams.

Anksčiau aiškūs chelicerai buvo aprašyti gyvūne Megachelicerax cousteaui, datuojamame maždaug prieš 504 milijonus metų. Urokodia yra maždaug 14 milijonų metų senesnė už tą rūšį, todėl šių burnos dalių evoliucinis kilmė stumiama giliau į Kambro periodą. Šis pasikeitimas nėra vien chronologinis. Ankstesnėse kamieninėse grupėse šios priekinės galūnės buvo daugiasegmentės ir panašios į kojas. Urokodioje jos jau parodo kompaktiškesnį, pincetine primenantį profilį, kuris numatė iltis ir žnyples, vėliau įvairiavusias cheliceratuose.

"Mes naudojome rentgeno tomografiją šių fosilijų analizei, kad atskleistume jų minkštąją anatomiją, pasislėpusią uolienose šimtus milijonų metų, kai staiga pastebėjome žnypliškas galūnes gyvūno priekyje", sako Yu Liu, Yunano universiteto paleobiologas. "Iškart supratome, kad tai labai įdomi fosilija ir iš tiesų tolimas šiuolaikinių cheliceratų, tokių kaip skorpionai ir vorai, protėvis."

Menininko rekonstrukcija Urokodia aequalis. 

Ką tai sako apie evoliuciją

Maži formos pokyčiai gali atverti naujas ekologines nišas. Kompaktiški chelicerai, matyti Urokodioje, leido efektyviau griebti ar trinti maistą nei ilga, daugiajungtinė galūnė. Per gilią geologinę istoriją palikuonys tobulino tą pačią pagrindinę struktūrą į įrankius grobiam prigauti, maitinti ir ginti. Pasaginiai krabai ir skorpionai naudoja žnypliškus chelicerius kaip rankas maistui manipuliuoti. Erkės išvystė aštrias, įsiskverbiančias formas, kad maitintųsi krauju. Vorai pertvarkė chelicerus į nuodines iltis, naudingas grobiui parklupdyti ir grėsmėms atremti.

Todėl ši fosilija suteikia tiesioginį morfologinį ryšį tarp protėviškų kojos pavidalo priedų ir specializuotų šiuolaikinių cheliceratų burnos dalių. Ji padeda paaiškinti, kaip ribotas anatominių komponentų rinkinys gali būti perdarytas ir pritaikytas įvairiems gyvenimo būdams per šimtus milijonų metų.

Urokodia galvos KT vaizdas, įskaitant chelicerus. 

Metodiškai tyrimas pabrėžia pažangių vaizdavimo priemonių galią paleontologijoje. Daug fosilijų buvo surinktos seniai ir ištirtos tuo metu turėtais įrankiais. Istorinių kolekcijų peranalizavimas su rentgeno tomografija ir panašiomis technikomis gali atrakinti anksčiau nematomą anatomijos detalių sluoksnį, keisdamas filogenetinius išdėstymus ir evoliucines laiko juostas be būtinybės naujiems kasinėjimams.

Ekspertų įžvalga

"Tokie atradimai paverčia subtilias prielaidas testuojamomis idėjomis", sako dr. Elena Morris, evoliucijos biologė ir mokslo komunikatorė. "Proto-chelicerų radimas Urokodioje užpildo spragą tarp ankstyvųjų kambrinių kūno planų ir specializuotų priedų, kuriuos matome šiuolaikiniuose cheliceratuose. Tai rodo, kad esminės funkcionalios transformacijos vyko labai anksti nariuotakojų evoliucijoje."

Be dar vieno senovės protėvio identifikavimo, darbas kelia naujų klausimų. Kiek kitų nepastebėtų egzempliorių slepia ankstyvą minkštųjų audinių anatomiją? Kokie aplinkos arba vystymosi spaudimai skatino ankstyvą šių burnos dalių specializaciją? Į šiuos klausimus atsakyti reikės daugiau skanavimų, palyginamosios anatomijos tyrimų ir patikslintų evoliucinių medžių.

Nauji atradimai paskelbti žurnale Nature ir prideda konkretų skyrių į pasakojimą apie tai, kaip paprastos galūnės tapo sudėtingais įrankiais, kuriais šiandien naudojasi vorai ir skorpionai. Visiems, besidomintiems gilia geologija ir evoliucinių inovacijų mechanika, Urokodia siūlo mažą, bet atskleidžiančią langą į praeitį.