21.10.2014

Коготки галлюцигении подтвердили гипотезу о происхождении членистоногих

Специалисты из Кембриджского университета нашли новое доказательство близкого родства современных бархатных червей и вымерших кембрийских галлюцигений. Доказательство основано на явном сходстве одной из важнейших черт беспозвоночных — характера линьки. Свое исследование ученые выстроили на тщательном сравнении устройства коготков галлюцигений и бархатных червей, демонстрирующем своеобразие процесса замены твердых частей тела у этих линяющих животных.

Галлюцигения — что за чудное название? Коготки — они ведь, как правило, не сохраняются в ископаемом виде; как можно вокруг каких-то коготков развернуть целый научный сюжет?

Этот сюжет со всеми ответами изложили палеонтологи Мартин Смит и Хавьер Ортега-Фернандес с факультета наук о Земле Кембриджского университета (Великобритания). Материалом для исследования послужили превосходно сохранившиеся отпечатки галлюцигений из Сланцев Бёрджес (Burgess Shale; см. также Фауна сланцев Бёрджес). Напомню, что это местонахождение — самый известный из лагерштеттов (Lagerstatte) кембрийского возраста, исправно поставляющий современной публике окаменевшие чудеса. В Сланцах Бёрджес каким-то (пока загадочным) образом сохранились в изумительном виде отпечатки мягких тканей беспозвоночных животных, в том числе и коготки галлюцигений, которые в обычном случае должны разложиться и бесследно исчезнуть в считанные дни.

Галлюцигения (Hallucigenia) — червеобразное животное с утолщенным головным концом на длинной шее (это, конечно, обиходное название части тела между ртом и туловищем); сама голова не отделяется от шеи, но на ее конце снизу имеется рот, по бокам у некоторых видов есть глаза, а на шее расположены две-три пары тонких придатков. На некоторых экземплярах различима кишка, идущая от рта к анусу на заднем конце тела. На спинной стороне длинного тела сидят семь пар шипов, а на брюшной — семь пар ножек, причем шипы сдвинуты немного вперед относительно ножек. Каждая ножка заканчивается парой плотных коготков.

Вот такое странное животное. Его название — «галлюцигения» (порождающая галлюцинации) — в полной мере отражает то восхищенное удивление, которое испытали ученые, впервые его как следует разглядевшие. Сумма его морфологических черт характеризует особый тип животного царства — лобоподий (Lobopodia), что переводится с греческого как «округленные ножки». К этому типу относятся в частности современные онихофоры, или, по-другому, бархатные черви и тихоходки. В филогенетических реконструкциях онихофор ставят близко к основанию филогенетического древа членистоногих, признавая в них главных кандидатов в прародители самого многообразного типа беспозвоночных на планете. (Нужно подчеркнуть, что при том многообразии ископаемых лобопод, которое известно сегодня, выявить определенного предка современных членистоногих пока не удается.)

Галлюцигению часто соотносят с онихофорами, указывая некоторые черты их сходства. Если это так, то галлюцигения может удостоиться чести считаться старейшим предком членистоногих. Однако в действительности единственным четким морфологическим признаком, сходным у обеих групп (галлюцигений и онихофор), является наличие парных коготков. Достаточно ли этого признака, чтобы объединять ныне живущих бархатных червей и кембрийских галлюцигений? Ведь если это сходство поверхностное, то позиция галлюцигении оказывается довольно шаткой. Таким образом, коготки галлюцигении неожиданно становятся исключительно важны в дискуссиях о предках членистоногих.

Ископаемый материал позволяет рассмотреть эти коготки у галлюцигении. Они состоят из трех вложенных друг в друга, как матрешки, элементов. Мало того, если приглядеться к парным шипам на спине галлюцигении, то станет заметно, что и они состоят из нескольких (2–5) вложенных друг в друга конгруэнтных элементов.

Коготки у бархатных червей тоже состоят из нескольких вложенных друг в друга элементов. Между прочим, так же устроена и пара их твердых челюстей в круглом ротовом отверстии.

Иметь вложенные друг в друга твердые части очень удобно: когда животное линяет, ему нет нужды дожидаться, пока ходильные и жевательные элементы обретут необходимую прочность; можно двигаться и питаться привычным образом, используя обнажившийся следующий слой элементов. Коготки и челюсти у перелинявшего животного дорастают до нужного размера, а внутри каждого из них на базе подстилающих мягких тканей формируется новый элемент. Такого «матрешкоподобного» строения твердых хитиновых частей не известно больше ни у одного из представителей современных членистоногих, а также у тихоходок. Значит, никто из них не линял так, как онихофоры. Зато, по-видимому, галлюцигении линяли именно таким образом.

Сблизив по этому важнейшему признаку — характеру линьки и нарастания новых покровов — галлюцигений и онихофор, авторы предприняли еще одну попытку выстроить филогенетическое дерево членистоногих и их ближайших родственных групп (всех вместе их объединяют в таксон панартроподы).

Получилось, что тихоходки ближе по морфологии к настоящим членистоногим, чем онихофоры с галлюцигениями. Эти две эволюционных линии берут начало от общего предка панартропод — некрупных червеобразных линяющих животных, у которых различались передний и задний конец, на переднем конце был рот с радиально расположенными выростами, имелись коротенькие мягкие ножки с коготками. В обеих линиях рот сместился на брюшную сторону, у онихофор и галлюцигений сформировались парные ротовые придатки, не гомологичные парным придаткам настоящих членистоногих. Несомненно, филогенетическое дерево панартропод будет еще не раз пересмотрено, однако теперь во всех вариантах онихофоры и галлюцигении будут образовывать надежную пару. Потому что среди широкого разнообразия кембрийских лобопод не так уж много настолько уникально схожих признаков.

Елена Наймарк

Источники:

1. elementy.ru