Черви обитали в океанах Земли 525 млн лет назад, гораздо раньше, чем считалось

Фото из открытых источников

Возможно, черви и не кажутся чем-то сенсационным, но новое открытие ископаемых существенно меняет их историю. Ученые обнаружили останки возрастом 535 миллионов лет, которые свидетельствуют о том, что кольчатые черви уже распространялись по древним океанам, обитая как на морском дне, так и в открытой воде. Это открытие значительно сдвигает временные рамки их развития и позволяет более ясно понять, как ранние животные начали разделяться на различные образы жизни. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

На месторождении ископаемых Чжанцзягоу в Южном Китае были обнаружены крошечные сохранившиеся тела с сегментированными туловищами и парными боковыми наростами, что соответствовало червеобразному строению тела.

На основе этих ископаемых палеонтолог Хуацяо Чжан из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук (NIGPAS) связал этот узор с кольчатыми червями. Эти находки расширяют летопись, которая ранее основывалась на более молодых ископаемых, отодвигая четко различимые останки кольчатых червей примерно на 535 миллионов лет назад.

Тем не менее, окаменелости сохраняют форму тела, а не мягкие внутренние детали, что приводит к следующему вопросу: насколько эта форма действительно может раскрыть анатомические особенности?

Большинство кольчатых червей — сегментированных червей с кольцеобразными делениями тела — быстро умирают, потому что их мягкие ткани разрушаются и разлагаются. Их наружная оболочка образует тонкую кутикулу — гибкий слой из коллагена, которому не хватает прочности раковин или костей, что делает сохранение этих организмов редким явлением.

В результате окаменелости червей раннего кембрийского периода обычно обнаруживаются в виде сплющенных пленок в породах моложе примерно 521 миллиона лет. Вот почему эти трехмерные слепки тел имеют такое значение. Они позволяют исследователям гораздо лучше рассмотреть форму животных, даже если мелкие внутренние детали теряются в процессе разложения.

Фосфатные минералы, соединения, богатые фосфором и кислородом, заполняли внутренние пространства тел до того, как наружный слой кожи полностью исчез. Минеральное заполнение создало эндокасты — внутренние слепки пространства тела, поэтому исследователи видели форму, а не ткани внутри каждого образца. У нескольких образцов сохранились крошечные поры или полости, свидетельствующие о том, что минералы врастали внутрь во время образования окаменелостей.

Такой способ консервации редко позволяет обнаружить мягких червей, что делает материал из Чжанцзягоу полезным, несмотря на отсутствие у него голов и органов. У всех исследованных экземпляров туловище имело повторяющиеся участки с парными боковыми придатками, расположенными слева и справа вдоль тела.

Эти конечности заканчивались двумя лопастями, соответствующими параподиям — парным мясистым лопастям, которые многие морские кольчатые черви используют для передвижения. Вместо когтей или сочлененных ног, концы напоминали две ветви одного гибкого весла, что подчеркивало червеобразную форму.

Эта структура помогла исследователям сузить круг возможных вариантов того, чем эти окаменелости не являлись. Водоросли могут образовывать ветвистые структуры, но их клетки и радиальные узоры не соответствовали этим парным, повторяющимся признакам.

Группы животных с мягкими ногами, животные с твердыми ногами и даже законсервированное содержимое кишечника также были исключены, поскольку у всех образцов наблюдалась устойчивая закономерность «левая-правая сторона».

Исключив эти альтернативы, оставалось самое простое объяснение: сегментированные черви с парными лопастями уже появились на ранних этапах истории животного мира. На основе этих различий исследователи NIGPAS и их партнеры выделили два новых вида ранних червей. У одного были более короткие боковые лопасти, а у другого — более длинные, что указывает на различное строение тела, которое, вероятно, поддерживало разные образы жизни.

Эти различия также дали подсказки о том, как эти животные передвигались. Более короткие лопасти лучше приспособлены для ползания, что позволяет предположить, что один из видов обитал на дне океана или вблизи него, подобно многим современным донным червям.

Более длинные весла, напротив, более эффективны для плавания, что указывает на то, что второй вид, вероятно, обитал в открытой воде, что делает его самым древним из известных плавающих кольчатых червей.

Тем не менее, их небольшие тела испытывали сопротивление воды, поэтому эти ранние пловцы, вероятно, передвигались по кембрийским морям медленнее, чем их современные родственники. Наличие в этих окаменелостях червеобразных тел с щетинками приближает знакомую структуру червей к самому раннему этапу кембрийского периода.

Одно филогенетическое исследование уже ставило под сомнение старые категории червей. В рамках этого генеалогического древа дождевые черви и пиявки находятся внутри более широкой ветви щетинковых червей, а не рядом с ней в процессе эволюции.

Теперь к генетическим данным добавились данные, полученные при исследовании тела, что дает NIGPAS и ее партнерам более надежную отправную точку для изучения ранних кольчатых червей.

Современные кольчатые черви в настоящее время заполонили приусадебные участки, реки, береговые линии и открытые океанические местообитания на большей части Земли, насчитывая более 20 000 ныне живущих видов, от ползающих и роющих до плавающих, кровососущих и обитающих в трубках.

Более древние ископаемые помогают объяснить, как началось это глобальное распространение, поскольку строение тела определяет, где животное может передвигаться и выживать. Эта связь между формой и средой обитания превращает даже крошечные фрагменты ископаемых в свидетельство того, как ранние животные расширили свой ареал обитания за пределы простой классификации.

Благодаря находкам ископаемых из Чжанцзягоу, удалось связать воедино сохранность, анатомию, движение и генетику, что позволяет составить более ясную картину ранней эволюции кольчатых червей. Для будущих открытий потребуются лучше сохранившиеся признаки, такие как головы, щетинки или более четкие концы тела, чтобы точно определить место этих мелких видов на генеалогическом древе семейства кольчатых червей.