Ученые выяснили, как «водяные медведи» развили свою суперспособность

Они могут выдерживать смертельную радиацию, арктические температуры, космический вакуум и даже попадания пуль. Их можно найти их везде, где есть вода — в океане, пресной воде, растениях и почве. Но эволюционные корни этих микроскопических, в основном водных существ, называемых тихоходками, были загадочны из-за их скудной ископаемой летописи.

Теперь повторный анализ двух ископаемых тихоходок, зарытых в один и тот же кусок мелового янтаря размером с чечевицу, пролил свет на генеалогическое древо крошечных созданий. Результаты, о которых исследователи сообщают в Communications Biology, также предполагают, что 180 миллионов лет назад животные развили свою суперспособность: способность входить в состояние анабиоза, невосприимчивое к внешним условиям.

Окаменелости тихоходок «очень, очень немногочисленны и очень редки», говорит зоолог Роберто Гуидетти из Университета Модены и Реджо-Эмилии, который не принимал участия в исследовании. Фактически, было всего три общепризнанных окаменелости, все запертые в янтаре. Гуидетти говорит, что новые результаты по двум из них показывают, как мало изменились животные за миллионы лет.

Тихоходки, в просторечии известные как «водяные медведи», — это разнообразная группа восьминогих беспозвоночных, которые могут достигать длины до полумиллиметра. «Они похожи на крошечные сосиски с ногами», — говорит Хавьер Ортега Эрнандес, палеобиолог из Музея сравнительной зоологии Гарвардского университета. Тихоходки пленили воображение людей отчасти потому, что они могут почти останавливать свой метаболизм на длительные периоды — подвиг, известный как криптобиоз, — чтобы выдержать адские условия.

Хотя исследователи изучали живых водяных медведей в течение десятилетий, в 1960-х годах биолог Кеннет Купер использовал световой микроскоп, чтобы описать и назвать первую в истории окаменелую тихоходку , которая была замурована в янтарной гальке из Канады, датируемой примерно 80 миллионами лет назад во время мелового периода. Купер назвал существо Beorn leggi, в честь вымышленного персонажа Дж. Р. Р. Толкиена, который мог принимать форму медведя. Купер пришел к выводу, что B. leggi принадлежит к эутардиградам — ветви тихоходок, которые в основном живут в пресноводных и наземных средах, — но не смог достаточно четко рассмотреть ископаемое, чтобы описать его подробно. В том же куске янтаря находилась вторая тихоходка, которая была слишком «скручена и сморщена», чтобы Купер мог ее описать; она оставалась безымянной. До сих пор.

Ортега Эрнандес и Марк Мапало повторно исследовали янтарь с помощью лазерной конфокальной микроскопии, метода, который позволяет исследователям изучать трехмерную структуру крошечных структур в ошеломляющих деталях с помощью узкого луча света на определенной длине волны. При попадании лазера хитин, из которого состоит защитная кутикула тихоходок, флуоресцирует естественным образом. Измеряя флуоресценцию, исследователи реконструировали трехмерные изображения тихоходок, включая детали их крючкообразных клешней, которые ученые используют для дифференциации видов.

Ортега Эрнандес говорит, что эти изображения имеют самое высокое разрешение, когда-либо полученное для ископаемых тихоходок. Изображения B. leggi, размер которых составляет 310 микрон, или примерно вдвое больше ширины человеческого волоса, показывают семь хорошо сохранившихся когтей. Когти, которые изгибаются к телу, меньше, чем те, которые изгибаются от него, — закономерность, обнаруженная у современного семейства тихоходок Hypsibiidae. Это подтверждает его место в ветви эутардиград, заключает команда.

Второй, ранее не идентифицированный образец, который имел размеры около 100 микрон, имел когти одинаковой длины на каждой из его первых трех пар ног, но более длинные внешние когти на его четвертой паре ног. Этот рисунок также характерен для современного надсемейства Hypsibioidea. Команда назвала его Aerobius dactylus , от «aero», что означает относящийся к воздуху, потому что ископаемое, по-видимому, плавает в воздухе в янтаре, и «dactylo», или палец, из-за его длинного когтя.

«Янтарный кусочек — крошечная вещица, и в нем два вида — половина ископаемых останков тихоходок», — говорит Ортега Эрнандес. Это «два по цене одного, как Черная пятница для тихоходок». Это говорит о том, что тихоходки уже были разнообразны 80 миллионов лет назад, говорит он, добавляя, что «эти животные определенно тусовались с динозаврами».

Несмотря на то, что эти два вида принадлежат к одному семейству в пределах эутардиград, их возраст помогает ученым скорректировать сроки, когда различные группы тихоходок развили ключевые черты и со временем распались. Например, это предполагает, что разделение между наземными эутардиградами и более разнообразными и морскими гетеротардиградами, другой крупной группой, произошло позже, чем считалось ранее, около 500 миллионов лет назад.

Ранее исследователи предполагали, что криптобиоз развился независимо в двух линиях тихоходок, но не могли понять, когда это произошло. С перекалиброванным генеалогическим древом Ортега Эрнандес и его команда впервые подсчитали, что суперспособности водяных медведей определенно развились 180 миллионов лет назад и могли появиться еще 420 миллионов лет назад. Они добавляют, что эти способности могли помочь тихоходкам пережить несколько волн вымирания.

Гвидетти говорит, что пересмотренные эволюционные временные рамки «весьма существенны и звучат вполне надежно». Он надеется, что исследователи прочешу янтарь в поисках большего количества образцов, которые могли бы дать ответы на другие вопросы, например, почему тихоходки постепенно уменьшались в размерах с течением времени.

Ортега Эрнандес соглашается. «Мы должны быть очень усердны, чтобы искать нужные места», — говорит он. «Они действительно маленькие и милые, [но]… какими бы незначительными они ни казались, они являются одной из величайших историй выживания животных на планете».