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


А. Огнёв
Откуда жизнь? Еще теплее!


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







Главная / Новости науки версия для печати

Новооткрытый родственник аномалокариса проливает свет на происхождение конечностей членистоногих


Рис. 1. Реконструкция Aegirocassis benmoulae. У найденных экземпляров глаза не сохранились, поэтому их размер и форма «додуманы» на основе данных по другим аномалокаридам

Рис. 1. Реконструкция Aegirocassis benmoulae. У найденных экземпляров глаза не сохранились, поэтому их размер и форма «додуманы» на основе данных по другим аномалокаридам. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

В ордовикских отложениях Марокко обнаружены ископаемые остатки гигантского (более 2 м в длину) морского животного из вымершей группы аномалокарид, переходной между лобоподами и настоящими членистоногими. Новооткрытый монстр, получивший название Aegirocassis benmoulae, был фильтратором, о чем свидетельствует строение единственной пары приротовых членистых конечностей, снабженных длинными щетинистыми отростками для отцеживания мелкой живности. Туловищные сегменты не имели членистых ног, однако несли по две пары лопастей, служивших для плавания и дыхания. Строение лопастей позволяет предположить, что типичная двуветвистая конечность членистоногих сформировалась путем срастания двух изначально независимых придатков, имевшихся на спинной и брюшной стороне туловищных сегментов аномалокарид. Помимо прочего, находка показала, что уже в начале ордовикского периода планктонные сообщества были достаточно богаты, чтобы прокормить гигантских фильтраторов.

Палеонтологи Дерек Бриггс (Derek Briggs) и Питер Ван Рой (Peter Van Roy) из Йельского университета (США) и Эллисон Дейли (Allison C. Daley) из Оксфордского университета (Великобритания) опубликовали в журнале Nature описание нового удивительного морского чудища из группы аномалокарид. Эта вымершая раннепалеозойская группа занимает промежуточное положение между древнейшими ископаемыми лобоподиями (Lobopodia; их наименее изменившимися современными потомками являются онихофоры) и настоящими членистоногими. Поэтому изучение аномалокарисов и их родни крайне важно для понимания происхождения самого разнообразного и процветающего типа животных — членистоногих (см. ссылки в конце новости).

Новооткрытое животное получило название Aegirocassis benmoulae (рис. 1). В названии соединились морской великан Эгир из скандинавской мифологии, латинское слово «шлем» (cassis), намекающее на облик головы животного, и имя марокканского собирателя окаменелостей Мохаммеда Бен Мулы (Mohamed Ben Moula), который нашел отпечатки эгирокассиса в раннеордовикских (возраст около 480 млн лет) отложениях Марокко (см. Fezouata formation).

Авторы включили эгирокассиса в семейство Hurdiidae, сблизив его с открытой недавно аномалокаридой Hurdia, о которой рассказано в новости Новый представитель аномалокарид прояснил эволюцию членистоногих («Элементы», 24.03.2009). У эгирокассиса был огромный, покрытый панцирем (вероятно, хитиновым) головной отдел и гибкое сегментированное туловище, по длине примерно равное голове. Самый крупный из найденных фрагментов карапакса (головного панциря) имеет более метра в длину; таким образом, всё животное достигало как минимум двух метров.

Как и у других аномалокарид, на нижней стороне головы эгирокассиса около круглого рта располагалась единственная пара крупных членистых конечностей, служивших для захвата пищи. Каждая лапа состояла из семи сегментов. Большинство аномалокарисов были хищниками, о чем свидетельствуют их зубы и шипы на приротовых конечностях. Однако некоторые представители группы отказались от охоты на крупную добычу и освоили образ жизни плавающих сестонофагов-фильтраторов (см.: Родич аномалокариса отказался от хищничества, «Элементы», 14.04.2014). Был фильтратором и эгирокассис, судя по строению его приротовых лап. На каждом сегменте конечностей, кроме концевого, имелось по одному длинному, направленному вниз выросту, несущему ряд подвижных прочных щетинок. На щетинках, в свою очередь, имелось еще по два ряда миниатюрных волосков, служащих для отцеживания мелкой живности (рис. 2).

Рис. 2. Приротовая членистая конечность эгирокассиса

Рис. 2. Приротовая членистая конечность эгирокассиса. Римскими цифрами пронумерованы сегменты конечности. От каждого сегмента вниз отходят длинные отростки (ventral spines), снабженные щетинками (spinulose filtrating setae) для отфильтровывания пищевых частиц из воды. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Туловище состояло из 11 сегментов, на каждом из которых было по две пары горизонтально ориентированных лопастей: две спинные и две брюшные. Внутри лопастей находились многочисленные плотные стержни, по-видимому придававшие лопастям упругость. Спинные и брюшные лопасти отходили от туловища по отдельности, то есть представляли собой самостоятельные придатки, а не части единой двухлопастной конструкции. От основания спинных лопастей отходили лежащие поперек спины сложные ветвистые образования, напоминающие жабры некоторых кембрийских лобопод (рис. 3).

Рис. 3. Фрагмент туловища со спинными и брюшными лопастями

Рис. 3. Фрагмент туловища со спинными и брюшными лопастями (dorsal flaps, ventral flaps). Туловищные сегменты пронумерованы арабскими цифрами. Внизу слева (h) показан фрагмент третьей брюшной лопасти; видны стержни, поддерживавшие лопасть. Внизу справа (i) показано сложное образование из выростов, покрытых мелкими пластинками (setal blades), напоминающее жабры некоторых лобопод, которое отходило от основания спинной лопасти и лежало на спинной стороне каждого туловищного сегмента. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

С точки зрения эволюционной морфологии и сравнительной анатомии, именно эти парные лопасти на туловищных сегментах являются самой необычной и интригующей особенностью эгирокассиса. До сих пор считалось, что у аномалокарид была только одна пара лопастей на каждом сегменте, а именно та пара, которая у эгирокассиса является брюшной. Впрочем, возможно, прежние исследователи просто не заметили спинных лопастей? Проглядеть их совсем не трудно, учитывая характер сохранности отпечатков аномалокарид. И действительно, переизучив собранные ранее материалы, авторы пришли к выводу, что две пары лопастей на каждом сегменте точно имелись у Peytoia и, возможно, у Hurdia (обе эти аномалокариды происходят из среднекембрийских сланцев Бёрджес, см. Burgess shale).

Открытие спинных лопастей у аномалокарид упрощает интерпретацию их морфологии и родственных связей и делает более убедительной теорию о том, что аномалокариды — промежуточная группа между раннепалеозойскими лобоподами (для которых характерны мягкие, несегментированные ножки) и настоящими членистоногими, древнейшие представители которых имели членистые двуветвистые туловищные конечности, состоящие из экзоподита (верхней ветви с жабрами) и эндоподита (нижней, ходильной ветви).

Рис. 4. Aysheaia — типичный представитель кембрийских лобопод (с мягкими несегментированными ногами, без лопастей); Pambdelurion — загадочное кембрийское животное, сочетающее признаки аномалокарид (пара огромных приротовых конечностей, лопасти на туловищных сегментах) и лобопод (несегментированные ножки); Anomalocaris, у которого были лопасти, но не было ножек

Рис. 4. Вверху: Aysheaia — типичный представитель кембрийских лобопод (с мягкими несегментированными ногами, без лопастей). Внизу слева: Pambdelurion — загадочное кембрийское животное, сочетающее признаки аномалокарид (пара огромных приротовых конечностей, лопасти на туловищных сегментах) и лобопод (несегментированные ножки). Внизу справа: Anomalocaris, у которого были лопасти, но не было ножек. Изображения с сайтов burkemuseum.org, trilobites.info, sapientfridge.org

Некоторые кембрийские животные, такие как Pambdelurion (рис. 4) и Cucumericrus, прямо-таки просятся на роль переходных форм между типичными лобоподами (такими как Aysheaia) и аномалокаридами, поскольку у них есть одновременно и мягкие ножки-лобоподии, и лопасти на туловищных сегментах (а также другие признаки, характерные для аномалокарид). Однако до сих пор родство таких форм с аномалокаридами вызывало сомнения: было непонятно, почему у последних нет ничего похожего на лобоподии. Некоторые авторы допускали, что у предков аномалокарисов были и ножки, и лопасти, но потом ножки полностью редуцировались и остались только лопасти. Впрочем, лопасти туловищных сегментов аномалокарид отличаются по своему строению и расположению от лопастей Pambdelurion и его родни (на рис. 4 видно, что лопасти у них по-разному налегают друг на друга: у Pambdelurion передние лопасти сверху налегают на задние, у аномалокариса — наоборот). Теперь наконец всё прояснилось. У аномалокарид было по две пары лопастей на каждом сегменте, причем нижняя пара (известная ранее) соответствует лобоподиям, а верхняя (новооткрытая) — спинным лопастям Pambdelurion.

По мнению авторов, двуветвистая конечность первых настоящих членистоногих развилась из сросшихся спинной и брюшной лопастей аномалокарид. Спинная лопасть (несущая жабру) стала экзоподитом, брюшная — эндоподитом (рис. 5).

Рис. 5. Упрощенное эволюционное дерево надтипа Ecdysozoa, показывающее родственные связи круглых и головохоботных червей (Cycloneuralia), типичных лобопод (Aysheaia), «лобопод с жабрами», таких как Pambdelurion (‘Gilled lobopodians’), различных аномалокарид и настоящих членистоногих (эуартропод)

Рис. 5. Упрощенное эволюционное дерево надтипа Ecdysozoa, показывающее родственные связи круглых и головохоботных червей (Cycloneuralia), типичных лобопод (Aysheaia), «лобопод с жабрами», таких как Pambdelurion (‘Gilled lobopodians’), различных аномалокарид и настоящих членистоногих (эуартропод). Синим цветом показаны брюшные придатки (лобоподии и их гомологи — брюшные лопасти аномалокарид и эндоподит членистоногих), светло-оранжевым — спинные придатки (спинные лопасти, экзоподит), темно-оранжевым — жаберные отростки (у Cucumericrus их расположение неясно). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Безусловно, аномалокарид с двумя парами лопастей на каждом туловищном сегменте легче интерпретировать в контексте эволюции членистоногих, чем с одной парой. Хотя, конечно, специалисты еще не скоро придут к единому мнению по поводу родственных связей всех упомянутых групп.

Новооткрытый эгирокассис интересен еще и тем, что это древнейший из гигантских плавающих фильтраторов, произошедших от хищных предков. Аналогичные эволюционные события позже происходили еще несколько раз: в мезозое у рыб пахикормид (Pachycormidae), в кайнозое — у акул и китообразных. Некоторые аномалокариды становились фильтраторами еще в раннем кембрии (см.: Родич аномалокариса отказался от хищничества, «Элементы», 14.04.2014), но не достигали столь крупных размеров, как эгирокассис. По-видимому, в начале ордовика планктонные сообщества стали уже достаточно разнообразными и богатыми, чтобы прокормить гигантских плавающих фильтраторов.

Источник: Peter Van Roy, Allison C. Daley & Derek E. G. Briggs. Anomalocaridid trunk limb homology revealed by a giant filter-feeder with paired flaps // Nature. Published online 11 March 2015.

См. также:
1) Найдено «недостающее звено» между членистоногими и загадочными кембрийскими чудовищами аномалокарисами, «Элементы», 16.02.2009.
2) Новый представитель аномалокарид прояснил эволюцию членистоногих, «Элементы», 24.03.2009.
3) Родич аномалокариса отказался от хищничества, «Элементы», 14.04.2014.

Александр Марков


Комментарии (6)



Последние новости: ПалеонтологияАлександр Марков

19.09
Муравьи помогают тлям сохранять разнообразие окраски
16.09
В эоценовых отложениях найдена змея, проглотившая ящерицу с жуком в желудке
12.09
У древних четвероногих было долгое детство
6.09
Собачий мозг обрабатывает речевую информацию почти так же, как человеческий
5.09
Найдены строматолиты возрастом 3,7 млрд лет — древнейшие следы жизни на Земле
7.07
В бирманском янтаре мелового периода найден вымерший убийца пауков
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза

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, Дмитрий Сутормин, 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