Найдено «недостающее звено» между членистоногими и загадочными кембрийскими чудовищами аномалокарисами

Schinderhannes bartelsi сочетает в себе признаки настоящих членистоногих и загадочных кембрийских аномалокарисов. Реконструкция из обсуждаемой статьи в Science

В отложениях раннего девона (около 400–410 млн лет назад) на западе Германии обнаружено десятисантиметровое существо с двумя парами крупных конечностей и 10 парами мелких, представляющее собой переходную форму между загадочными среднекембрийскими хищниками аномалокарисами и настоящими членистоногими. Находка позволила существенно уточнить расположение базальных ветвей на эволюционном древе членистоногих.

В морях кембрийского периода еще не было тех «верховных хищников» — крупных головоногих моллюсков и рыб, — которые прочно заняли свое место на вершине трофической пирамиды в последующие геологические эпохи. Самыми грозными хищниками были аномалокарисы — странные животные длиной чуть не до двух метров с сегментированным телом, парой огромных хватательных конечностей на голове, круглым зубастым ртом, большими глазами на коротких стебельках и плавательными лопастями на спине и боках (см.: Древнейшие членистоногие).

Аномалокарис. Рисунок Николая Ковалева

Палеонтологи «собирали» аномалокариса по частям, как трехмерную головоломку. Его громадные «хваталки» сначала были описаны как туловища креветок, ротовой диск — как необычная медуза с дыркой посередине. Правда, когда на внутреннем краю дырки обнаружились острые зубы, от этой интерпретации пришлось отказаться. В конце концов были найдены более полные отпечатки, и древнее чудовище предстало перед палеонтологами во всей красе.

Несмотря на внушительные размеры, у животных, подобных аномалокарису, очень мало шансов сохраниться в ископаемой летописи, потому что их покровы состоят из органического вещества (хитина) и не обызвестлены, как у трилобитов. Аномалокариса и его родню нашли в особых местонахождениях — среднекембрийских лагерштаттах (см.: Lagerstätten), где уникальные условия осадконакопления позволяли сохраниться отпечаткам мягкотелых животных. К сожалению, в более поздние эпохи лагерштатты с морской мягкотелой фауной становятся большой редкостью — или, может быть, их просто еще не успели найти и досконально исследовать. Во всяком случае, аномалокарисы и их не менее странные родственники, появившись в «окошке» среднекембрийских лагерштаттов на один короткий геологический миг, затем исчезают из поля зрения палеонтологов, так что их дальнейшая судьба (равно как и предыстория) до сих пор оставалась неизвестной.

Спорным было и положение аномалокарисов в системе животного царства. Большинство специалистов в последнее время помещали аномалокарисов где-то у основания эволюционного древа членистоногих, не решаясь, впрочем, утверждать что-то определенное об их родстве с теми или иными группами настоящих членистоногих — хелицеровыми, ракообразными или трилобитами. Некоторые авторы считали аномалокариса родственником небольшой группы настоящих среднекембрийских членистоногих, у которых тоже была пара огромных передних конечностей, хотя по всем признакам эти формы уже были бесспорными членистоногими. В частности, у этих форм (Yohoia, Leanchoilia, Jiangfengia, Fortiforceps) уже были конечности на других сегментах тела, а не только одна пара на голове, и рот у них не был похож на большую медузу с зубастой дыркой посередине.

Известный палеонтолог Дерек Бриггс (Derek Briggs) из Йельского университета (США) и его германские коллеги сообщили в журнале Science об уникальной находке, которая существенно прояснила не только родственные связи аномалокариса, но и взаимное расположение главных ветвей, расходящихся от основания эволюционного древа членистоногих.

Десятисантиметровое существо, названное Шиндерханнесом (Schinderhannes bartelsi) в честь знаменитого немецкого «благородного разбойника», было найдено в уникальном раннедевонском лагерштатте (формация Кауб, эмсский век) в Бунденбахе (Германия). Шиндерханнес, живший на 100 млн лет позже аномалокариса, сохранил многие черты своего древнего родственника, в том числе огромные передние конечности, усаженные длинными шипами, большой круглый рот с острыми зубами по краю и большие фасеточные глаза на стебельках. При этом шиндерханнес бесспорно является близким родственником настоящих членистоногих — об этом свидетельствуют 10 пар коротких двуветвистых конечностей, располагающихся на всех сегментах туловища, кроме последних двух. Предпоследний сегмент несет пару плоских конечностей, отдаленно напоминающих плавательные хвостовые ноги (уроподы) речного рака. Последний сегмент туловища не имеет конечностей, зато на нём расположен длинный хвостовой шип (примерно такой же, как у многих ископаемых хелицеровых и современного мечехвоста).

Общий вид находки. Слева внизу — фасеточный глаз. Справа внизу — туловищные конечности. Фото из обсуждаемой статьи в Science и дополнительных материалов к ней

Уникальной особенностью шиндерханнеса является вторая пара гигантских головных конечностей — они располагаются позади глаз и рта и имеют вид нерасчлененных плоских треугольных «вёсел». Скорее всего, они действительно служили для плавания. Авторы сравнивают эти необычные придатки с плавательными лопастями аномалокариса, которые, впрочем, располагались не на голове, а на сегментах туловища, и их было множество пар, а не одна, как у шиндерханнеса.

По-видимому, шиндерханнес был быстро плавающим хищником. Он мог совершать быстрые рывки вперед, взмахивая своими треугольными ногами-веслами, а подъемную силу ему сообщали движения хвоста, снабженного плоскими придатками.

Шиндерханнеса трудно интерпретировать иначе как переходную форму между аномалокарисом и настоящими членистоногими. Скрупулезно проанализировав морфологические признаки шиндерханнеса, аномалокариса и близких к нему кембрийских форм, а также древнейших членистоногих (первых ракообразных, трилобитов и хелицеровых), авторы построили эволюционное древо, показанное на рисунке. Шиндерханнес занял на нём почетное место самого примитивного (или, как сейчас принято говорить, самого «рано ответвившегося») представителя настоящих членистоногих (Euarthropoda).

Базальная часть эволюционного древа членистоногих, построенная на основе кладистического анализа с учетом новооткрытого шиндерханнеса, занявшего положение у самого основания клады «настоящих» членистоногих (Euarthropoda). Эволюционное древо из обсуждаемой статьи в Science; рисунки животных заимствованы с различных веб-сайтов

Шиндерханнес жил в раннедевонскую эпоху, когда моря уже кишели гораздо более эволюционно «продвинутыми» членистоногими (трилобитами, эвриптеридами, ракообразными), а также крупными рыбами и головоногими моллюсками. Тем не менее он сохранил множество архаичных черт, характерных для кембрийских хищников. Авторы отмечают, что в этом раннедевонском лагерштатте присутствуют и другие архаичные родственники членистоногих, которые ранее были известны только из кембрия (в том числе формы, близкие к марелле (см.: Marrella). Таким образом, удивительная среднекембрийская фауна древних членистоногих и их родственников на самом деле не вымерла в кембрии, а только исчезла из поля зрения палеонтологов. Спустя 100 миллионов лет она вдруг снова появляется в уникальном «окне в прошлое» — раннедевонском лагерштатте в Бунденбахе.

Источник: Gabriele Kühl, Derek E. G. Briggs, Jes Rust. A Great-Appendage Arthropod with a Radial Mouth from the Lower Devonian Hunsrück Slate, Germany // Science. 2009. V. 323. P. 771–773.

О находках из лагерштаттов см. также:
1) Новые находки ископаемых удревнили историю членистоногих, «Элементы», 14.10.2008.
2) Ракообразные достигли совершенства уже 510 млн лет назад, «Элементы», 23.04.2008.
3) Тайна эмбрионов Доушаньтуо раскрыта, «Элементы», 12.04.2007.
4) Обнаружено ископаемое животное, близкое к общим предкам моллюсков и кольчатых червей, «Элементы», 06.03.2007.

Александр Марков

Последние новости: Палеонтология, Эволюция, Александр Марков

24 мая Слуховая кора избирательно слышит то, к чему мы прислушиваемся

22 мая Ген, улучшающий память, заодно повышает и риск посттравматического стрессового растройства

19 мая Эволюция видов в сообществе идет не так, как в монокультуре

17 мая Самки рыб-чистильщиков ведут себя вежливее с незнакомцами, чем с давними приятелями

15 мая Обилие редких мутаций в генофонде человечества существенно превышает современные оценки

3 мая Доказано древнее происхождение белых медведей

26 апреля Сегменты у насекомых развиваются по часам

23 апреля Искусственные полимеры могут хранить генетическую информацию

18 апреля Дрожжи занимаются сексом не от хорошей жизни

16 апреля Крысы платят добром за добро

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):