Этот крошечный коготь в окаменелости возрастом 500 миллионов лет переписал историю происхождения пауков.

После долгого дня преподавания Руди Лерози-Обрил приступил к знакомой задаче: подготовке окаменелости членистоногого кембрийского периода к изучению. На первый взгляд, образец выглядел типичным для своего возраста. Но когда он осторожно удалил окружающий материал, обнаружилось нечто необычное. Вместо усика там был коготь.

«У кембрийских членистоногих когти никогда не располагаются в этом месте», — сказала Лерози-Обрил. — «Мне потребовалось несколько минут, чтобы осознать очевидное: я только что обнаружила самые древние из когда-либо найденных хелицер».

Обнаружен самый старый из известных хелицератов

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, научный сотрудник Руди Лерози-Обрил и доцент Хавьер Ортега-Эрнандес, куратор палеонтологии беспозвоночных в Музее сравнительной зоологии — оба из Департамента организменной и эволюционной биологии Гарвардского университета — описывают Megachelicerax cousteaui, морского хищника, возраст которого составляет 500 миллионов лет. Он был обнаружен в Западной пустыне штата Юта. Теперь он признан самым ранним известным представителем хелицеровых — группы, в которую входят пауки, скорпионы, мечехвосты и морские пауки. Это открытие расширяет известную историю хелицеровых примерно на 20 миллионов лет.

«Эта окаменелость подтверждает кембрийское происхождение хелицерат, — отметила Лерози-Обрил, — и показывает, что анатомический план пауков и мечехвостов начал формироваться уже 500 миллионов лет назад».

Детальная анатомия древнего хищника

Для раскрытия структуры окаменелости потребовались терпение и точность. Лерози-Обрил потратила более 50 часов, работая под микроскопом с помощью тонкой иглы, чтобы выявить ее особенности. Длина животного составляла чуть более 8 сантиметров, и у него сохранился дорсальный экзоскелет, состоящий из головного щита и девяти сегментов тела.

Эти две области выполняли разные функции. Головной щиток содержал шесть пар конечностей, используемых для питания и восприятия. Под телом располагались пластинчатые дыхательные структуры, напоминающие книжные жабры, которые можно увидеть у современных мечехвостов.

Первые явные доказательства существования хелицеры

Наиболее примечательной особенностью являются хелицеры — клещевидные отростки, которые отличают хелицеровых. Эта структура отличает пауков и их родственников от насекомых, у которых усики расположены на передней части тела. Хелицераты полагаются на хватательные отростки, часто используемые для введения яда.

Несмотря на обилие кембрийских ископаемых, до настоящего времени не было обнаружено ни одного четкого образца хелицеры того периода. Это открытие восполняет этот пробел и предоставляет прямые доказательства того, когда впервые появились эти характерные признаки.

Преодоление крупного эволюционного разрыва

До изучения этой окаменелости самые древние известные хелицераты были обнаружены в раннеордовикской биоте Фезуата в Марокко, датируемой примерно 480 миллионами лет назад. Новый экземпляр старше их на 20 миллионов лет, что помещает M. cousteaui в основание линии хелицерат.

Это переходная форма, связывающая более ранних кембрийских членистоногих, у которых, по-видимому, отсутствуют хелицеры, с более поздними видами, похожими на мечехвостов, известными как синзифосурины.

«Улика Megachelicerax показывает, что хелицеры и разделение тела на две функционально специализированные области развились до того, как головные конечности утратили свои внешние ветви и стали похожи на ноги современных пауков», — объяснил Ортега-Эрнандес, — «она примиряет несколько конкурирующих гипотез; в некотором смысле, все были отчасти правы».

Ранняя сложность кембрийского взрыва

Эта окаменелость запечатлела ключевой момент в эволюции хелицерат. Она показывает, что важные элементы их строения тела сформировались вскоре после кембрийского взрыва, времени, когда жизнь стремительно диверсифицировалась.

«Это говорит нам о том, что к середине кембрия, когда темпы эволюции были невероятно высоки, океаны уже были населены членистоногими с анатомической сложностью, сопоставимой с современными формами», — добавила Ортега-Эрнандес.

Почему первоначальный успех был отложен

Даже обладая этими развитыми характеристиками, хелицераты не сразу стали доминировать в морских экосистемах. В течение миллионов лет они оставались относительно редкими и находились в тени таких групп, как трилобиты. Лишь позже они распространились и в конечном итоге переместились на сушу.

«Подобная эволюционная модель была задокументирована и в других группах животных, — сказала Лерози-Обрил. — Это показывает, что эволюционный успех зависит не только от биологических инноваций — важны также время и условия окружающей среды».

От малоизвестного ископаемого до крупного открытия

Окаменелость была найдена в среднекембрийской формации Уилер в районе Хаус-Рейндж в штате Юта. Она была обнаружена коллекционером окаменелостей-любителем Ллойдом Гюнтером и передана в дар Институту биоразнообразия и Музею естественной истории Канзасского университета в 1981 году. В течение десятилетий она оставалась частью коллекции, казалось бы, обычных образцов, пока Лерози-Обрил не решил изучить её в рамках своего исследования ранних членистоногих.

Назван в честь Жака Кусто.

Видовое название Megachelicerax cousteaui дано в честь французского исследователя Жака-Ива Кусто. Лерозе-Обрил (также французского происхождения) и Ортега-Эрнандес выбрали это название, чтобы отметить усилия Кусто по привлечению внимания к красоте и уязвимости морской жизни.

«Кусто и его команда вдохновили целые поколения заглянуть под поверхность», — сказала Лерозе-Обрил, — «и показалось уместным назвать это древнее морское животное в честь того, кто изменил наше представление о жизни в океане». Точно так же, как Megachelicerax cousteaui изменил наше представление о хелицератах.

Группа, которая до сих пор формирует современный мир

Сегодня хелицеровые насчитывают более 120 000 видов, от пауков и скорпионов до клещей, мечехвостов и морских пауков. Они обитают в самых разнообразных средах — на суше и в воде.

«На протяжении тысячелетий эти животные незаметно существовали среди нас, оказывая глубокое влияние на нашу жизнь — от поп-культуры до медицины и сельского хозяйства», — заключила Ортега-Эрнандес. «Это открытие ископаемых проливает новый свет на их происхождение».

Непреходящая ценность музейных коллекций

Исследователи также подчеркнули важность научных коллекций. Такие учреждения, как Институт биоразнообразия Канзасского университета и Музей естественной истории, хранят образцы в течение десятилетий, что позволяет получать новые данные по мере развития научных знаний. Авторы особо отметили работу кураторов, в том числе Б. Либермана и Дж. Киммига, чьи усилия обеспечивают доступность этих коллекций для будущих открытий.

Источник: www.sciencedaily.com