Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
К. Циммер
«Микрокосм». Глава из книги


Р. Докинз
«Эгоистичный ген». Глава из книги


А. Бердников
Вдоль по лунной дорожке


В. Бабицкая, С. Горбунов
Как и зачем птицы общаются с охотниками за медом


Е. Чернова
Хаос и порядок: фрактальный мир


У. Айзексон
«Инноваторы». Глава из книги


Н. Резник
Жираф большой, ему видней, и сам он хорошо заметен


М. Софер
Куда уходит лето?


С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


В. Мацарский
Разгневанный Эйнштейн и «темный» рецензент







Главная / Новости науки версия для печати

Ракообразные достигли совершенства уже 510 млн лет назад


В лагерштеттах — особых местонахождениях с ископаемыми поразительной сохранности — обнаруживают удивительных животных, которые уточняют и изменяют наши представления о механизмах эволюции. К числу таких находок относятся и ископаемые канадского лагерштетта Маунт-Кап. На фото: загадочное членистоногое агностида. Изображение с сайта www.core-orsten-research.de
В лагерштеттах — особых местонахождениях с ископаемыми поразительной сохранности — обнаруживают удивительных животных, которые уточняют и изменяют наши представления о механизмах эволюции. К числу таких находок относятся и ископаемые канадского лагерштетта Маунт-Кап. На фото: загадочное членистоногое агностида (Agnostida). Изображение с сайта www.core-orsten-research.de

Английские специалисты проанализировали 3,5 тыс. фрагментов членистоногих возрастом 510 млн лет из знаменитого канадского местонахождения Маунт-Кап. Оказалось, что эти фрагменты принадлежат весьма совершенному и довольно крупному ракообразному, для которого уже тогда был характерен современный тип питания. Очевидно, что сложный ротовой аппарат сформировался, едва возникла необходимость эффективно снабжать пищей это крупное животное. В данном случае морфологическая сложность возникла не как результат долгих эволюционных поисков, а как быстрое удовлетворение биологических запросов при открытии новых экологических вакансий.

Полевая и исследовательская работа палеонтолога зачатую напоминает сложение паззла, но только с той существенной разницей, что игроку неизвестно, какая в точности должна получиться картинка и скольких и каких частей в наборе не хватает. Такое впечатление неизбежно возникает, если понаблюдать, например, как собирается из найденных кусочков скелет динозавра: множество окаменевших обломков, перемешанных и разбросанных, частью сгруппированных, нужно объединить в нечто осмысленное. Конечно, есть и подсказки: знание анатомии животного, формы и особенностей косточек помогают поместить обломки «на свое место».

Такая же ассоциация с паззлом всплывает в сознании, когда читаешь о новом исследовании, результаты которого изложили в журнале Nature англичане Томас Харви (Thomas H. P. Harvey) и Николас Баттерфилд (Nicholas J. Batterfield) с факультета наук о Земле Кембриджского университета (Великобритания). Но только когда дело касается нашего далекого кембрийского прошлого (см. геологическую шкалу), итоговая картинка паззла вообще неизвестна. Ученый должен реконструировать ее по найденным кусочкам, не имея даже образа того, что должно в конце концов сложиться. Фантазию ученого помимо здравого смысла ограничивает соотнесение предполагаемой картинки с современными правилами телосложения животных.

Английские специалисты представили реконструкции ракообразных, живших 510–515 млн лет назад. Их остатки были добыты из знаменитого канадского лагерштетта (особого местонахождения с ископаемыми поразительной сохранности) Маунт-Кап, расположенного в горах Макензи (Mackenzie Mountains) и открытого в 90-е годы прошлого века (см. список кембрийских лагерштеттов).

Вообще, из этого местонахождения уже была описана разнообразная фауна: прекрасной сохранности ракообразные брадорииды (Bradoriida), анамалокарисы, трилобиты, полихеты Виваксии (Wiwaxia), брахиоподы и другие животные. Все они занимали экологическую нишу фильтраторов. И им было чем поживиться — в кембрийских мелководных океанах уже было богатейшее разнообразие фитопланктона.

Помимо этого ученым попадалось множество неопределимых обломков членистоногих — всего их было собрано около 3,5 тысяч. Теперь и до них дошли руки. И дело тут не только в том, что эти остатки чрезвычайно многочисленны и фантастически детальной сохранности. Кстати, именно подробность морфологии придает им замечательную зрелищность, и одним только своим видом фотографии древних обломков притягивают взгляд специалистов и читателей журнала.

Членистоногие, едва появившись в раннем кембрии (около 540 млн лет назад), сразу же породили огромное разнообразие форм и даже вышли на сушу и освоили пресные воды! То есть кембрийские членистоногие представляют пример так называемой взрывной радиации; но вот механизмы подобной эволюции пока неизвестны. И именно поиск решения этой эволюционной задачи заставил ученых внимательно отнестись к этим находкам. Их анализ существенно дополнил наши знания об экологии кембрийских животных и выявил некоторые черты взрывной эволюции ранних членистоногих.

Некоторые типы фрагментов, найденных в Маунт-Кап: 1 — фильтрующие пластинки с перообразными щетинками, 2 — максиллы с чередованием зубчиков разной длины (a, b, c), жевательные поверхности мандибул (d, e) с оторочкой из длинных ветвящихся щетинок (3). 4 — увеличенное изображение жевательной поверхности: длинные щетинки постепенно укорачиваются, превращаются в чешуйки, наложенные друг на друга подобно черепице, затем и они сходят на нет. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature
Некоторые типы фрагментов, найденных в Маунт-Кап: 1 — фильтрующие пластинки с перообразными щетинками, 2 — максиллы с чередованием зубчиков разной длины (a, b, c), жевательные поверхности мандибул (d, e). 3 — оторочка жевательной поверхности мандибулы из длинных ветвящихся щетинок; длина масштабной линейки 50 мкм. 4 — увеличенное изображение жевательной поверхности: длинные щетинки постепенно укорачиваются, превращаются в чешуйки, наложенные друг на друга подобно черепице, затем и они сходят на нет. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Что собой представляют находки? Это фрагменты панциря, среди которых выделяются две отчетливые морфологические группы. Первая группа — овальные или треугольные кусочки с зубчиками по краю, причем мелкие и крупные зубчики чередуются. На некоторых зубцах есть крючочки. Второй тип фрагментов представляет собой веретенообразные структуры с оборками из щетинок по краю. По направлению от краев эти щетинки становятся всё меньше, выполаживаются в чешуйки, и в центре их рельеф сглаживается.

Кроме этих двух групп найдены еще и другие фрагменты шкурок членистоногих, например, пластинки, несущие тонкие длинные перообразные щетинки. Все эти морфологические типы древних фрагментов имеют своих двойников и среди современных ракообразных. Первый тип фрагментов напоминает максиллы современных высших раков, второй тип со щетинистыми оборками сродни жевательным фрагментам мандибул жаброногих рачков (о максиллах и мандибулах см. здесь; на рис. максиллы — четвертые головные придатки), а третий тип — это не что иное, как фильтровальные придатки конечностей ракообразных.

Вся совокупность этих фрагментов указывает на то, что это остатки ракообразного, причем относительно крупного — размером со среднюю креветку. Это ракообразное уже не было обычным фильтратором — отфильтровал съедобные частички, отправил в центральную пищесборную бороздку, по которой пища сама отправляется в рот. Нет, это существо сначала откусывало пилообразными максиллами подходящий кусочек, зацепляло его зубчиками и крючочками, собирало кусочки фильтровальными пластинками и затем перетирало жевательными поверхностями мандибул. Только после этого отправляло в рот с помощью длинных щетинок мандибул. Ясно, что это было далеко не примитивное ракообразное — по всем признакам его нужно относить наравне с современными группами к эволюционно продвинутым формам. Вот в такую картинку собрался этот паззл!

Эти вполне совершенные ракообразные с хорошо развитым ротовыми частями существовали уже в раннем кембрии. Одновременно с ними существовали и мелкие рачки с сохранившимися ротовыми придатками, но мелким рачкам достаточно было и примитивного фильтровального аппарата; см., например, местонахождение Орстен (Orsten) в Швеции.

Авторы статьи подчеркивают: «Ракообразные из Маунт-Кап показывают, что специализация жевательных ротовых придатков началась по меньшей мере в конце нижнего кембрия; ...и развитие это направлялось необходимостью эффективного снабжения пищей животных крупных размеров... Экологическая специализация играет центральную роль в определении макроэволюционных тенденций».

Источник: Thomas H. P. Harvey, Nicholas J. Butterfield. Sophisticated particle-feeding in a large Early Cambrian crustacean // Nature. 17 April 2008. V. 452. P. 868–871.

См. также:
Yan Bergström, Hou Xian-Guang. Arthropod origins (PDF, 270 Кб) // Bulletin of Geosciences, 2003. V. 78. No. 4. P. 323–334 — очень полезная статья с обзором гипотез происхождения и эволюции членистоногих; также характеризуются все ключевые находки ранних членистоногих.

Елена Наймарк


Комментарии (1)



Последние новости: ПалеонтологияЭволюцияЕлена Наймарк

21.09
В условиях антропогенного шума летучие мыши перестают полагаться на слух
20.09
Третий — не лишний: в большинстве лишайников присутствуют два гриба и водоросль
19.09
Муравьи помогают тлям сохранять разнообразие окраски
16.09
В эоценовых отложениях найдена змея, проглотившая ящерицу с жуком в желудке
13.09
Эволюционный эксперимент показал, где и как появляются наиболее приспособленные особи
12.09
У древних четвероногих было долгое детство
5.09
Найдены строматолиты возрастом 3,7 млрд лет — древнейшие следы жизни на Земле
23.07
Млекопитающие с относительно крупным мозгом более уязвимы
11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
7.07
В бирманском янтаре мелового периода найден вымерший убийца пауков

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия