Древние ископаемые останки помогают решить 100-летнюю тайну членистоногих

Фото из открытых источников

Более века кембрийское членистоногое Helmetia expansa оставалось загадкой. Обнаруженное палеонтологом Чарльзом Дулиттлом Уолкоттом в 1918 году, оно изначально было классифицировано как ракообразное. Несмотря на частые упоминания в научных работах, этот вид никогда не был официально описан, и только один экземпляр был проиллюстрирован.

Теперь, в новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Systematic Palaeontology , исследователи из Гарварда под руководством Сары Лоссо, постдокторанта кафедры организменной и эволюционной биологии, официально описывают Helmetia expansa, предлагая новые сведения о его анатомии, поведении и эволюционных связях.

Helmetia expansa принадлежит к редкой группе ранних членистоногих, называемых концилитерганами, близкими родственниками трилобитов. В отличие от трилобитов, у концилитерганов не было кальцинированных экзоскелетов, поэтому их останки окаменели только в исключительных условиях — например, в сланцах Берджесс в Канаде возрастом 508 миллионов лет, где сохранились даже мягкие ткани, такие как кишки, конечности и жабры.

Хотя было собрано больше образцов, была изображена только одна особь Helmetia expansa, и ни одно исследование не изучало дополнительный материал подробно, чтобы официально описать вид или прояснить эволюцию концилитергана.

«Нам необходимо изучить более одного образца, чтобы увидеть весь спектр морфологии и сохранности вида», — сказал Лоссо.

Команда исследовала 36 образцов из кембрийского периода сланцев Берджесс в Канаде в Смитсоновском институте и Королевском музее Онтарио. Они сфотографировали образцы, как влажные, так и сухие, используя поляризационный фильтр, который может лучше выявлять тонкие особенности и фазы вымирания, и сравнили их с родственными видами, обнаруженными в биоте Чэнцзян в Китае, и одним из раннего кембрийского Sirius Passet в Гренландии.

У Helmetia был листовидный экзоскелет, у некоторых образцов сохранились глаза, медиальные глаза, пищеварительная система и конечности. У ранних членистоногих были конечности с ходячей ногой для передвижения и захвата пищи, а также жабры, используемые для дыхания. На голотипе видны только жабры, что привело прошлых исследователей к мысли, что у Helmetia не было ног, и она плавала исключительно. Но команда обнаружила широкие жабры и ходячие ноги у нескольких образцов, что показало, что они, вероятно, ходили как трилобиты.

Еще более удивительными оказались два экземпляра, пойманные на ранних стадиях линьки — поведение, которое ранее никогда не было зафиксировано у концилитерганов.

«Стратегии линьки никогда не были известны ни одному концилитергану», — сказал Лоссо. «Все членистоногие линяют свои жесткие экзоскелеты, чтобы расти, но никто раньше не видел такого поведения у концилитергана, потому что нужно поймать особь в процессе линьки, и трудно уловить правильный момент».

У линяющих образцов новый экзоскелет расположен ближе к краю головы, что позволяет предположить, что животное вышло из передней части тела — подобно мечехвостам, которые используют стратегию выхода через переднюю часть тела, в отличие от большинства крабов, которые выходят из задней части тела.

Исследователи также обнаружили широкий диапазон размеров тела взрослых особей по мере роста Helmetia. В то время как самый маленький экземпляр имел длину всего 92 миллиметра, один превышал 180 миллиметров.

«Эти закономерности рассказывают нам не только о том, как росли эти животные возрастом 508 миллионов лет, но и о том, насколько большими они могли стать», — сказал Лоссо.

На основе обновленных интерпретаций морфологии Helmetia expansa исследователи подтвердили две основные группы шлемоидов: Helmediidae, которая включает Helmetia expansa и характеризуется границами сегментов и боковыми шипами, и Tegopeltidae, которая отмечена слиянием сегментов и отсутствием шипов. Исследователи также отнесли Arthroaspis bergstroemi, известный из Гренландии с 2013 года, к группе Conciliterga.

«Наши результаты дают гораздо более полную картину того, как выглядела Helmetia, как она жила и как концилитерганы связаны друг с другом», — сказал Лоссо, — «что очень важно для будущих исследований Conciliterga и других ранних членистоногих».