Международная группа исследователей из Университета Аризоны, Китая и Соединенного Королевства обнаружила самую раннюю из известных сердечно-сосудистых систем и первой, которая четко продемонстрировала сложную систему с сердцем и кровеносными сосудами в окаменелых останках вымершего морского существа, которое существовало. более полумиллиарда лет назад. Находка проливает новый свет на эволюцию организации тела в животном царстве и показывает, что даже самые ранние существа имели внутренние организационные системы, очень похожие на те, что есть у их современных потомков.
«Это первая сохранившаяся сосудистая система, о которой мы знаем», — сказал Николас Страусфельд, профессор нейробиологии отделения нейробиологии Университета Аризоны, который помог проанализировать находку.Будучи одним из ведущих мировых экспертов в области морфологии и нейроанатомии членистоногих, Штраусфельд не новичок в поисках значимых и неожиданных ответов на давние загадки в останках существ, которые вымерли так давно, ученые до сих пор спорят о том, где разместить их в эволюционной системе. дерево.Окаменелость длиной 3 дюйма была погребена в мелких пылевидных частицах — теперь сохранившихся как мелкозернистый аргиллит — в кембрийский период 520 миллионов лет назад на территории современной китайской провинции Юньнань. Обнаруженный соавтором Пэйюнь Конгом недалеко от Куньмина, он принадлежит к виду Fuxianhuia protensa, вымершей линии членистоногих, сочетающих развитую внутреннюю анатомию с примитивным строением тела.
«Фуксианьхуйя относительно многочисленна, но лишь очень немногие экземпляры свидетельствуют о наличии даже небольшой части системы органов, не говоря уже о системе органов в целом», — сказал Штраусфельд, руководитель Центра науки о насекомых UA. «Животное выглядит простым, но его внутренняя организация довольно сложна. Например, мозг получил множество артерий, узор, который очень похож на современного ракообразного».Фактически, отметил Штраусфельд, сосудистая система Fuxianhuia более сложна, чем у многих современных ракообразных.
«Похоже, это основная модель, из которой произошли другие», — сказал он. «У разных групп ракообразных есть сосудистые системы, которые превратились в различные устройства, но все они относятся к тому, что мы видим в Фуксианьхуэй».«В ходе эволюции определенные сегменты тела животных стали специализированными для определенных вещей, в то время как другие стали менее важными и, соответственно, определенные части сосудистой системы стали менее развитыми», — сказал Штраусфельд.Штраусфельд помог идентифицировать самый старый из известных окаменелостей мозга в другом образце того же ископаемого вида, а также первое свидетельство полностью сохранившейся нервной системы, похожей на нервную систему современных хелицератов, таких как подковообразный краб или скорпион.«Это еще один замечательный пример сохранения системы органов, о которой никто бы не подумал, что они могут окаменеть», — сказал он.
В дополнение к прекрасно сохранившимся сердцу и кровеносным сосудам, очерченным как следы углерода, внедренным в окружающие минерализованные останки окаменелости, он также имеет глаза, антенны и внешнюю морфологию животного.Используя умную технику визуализации, которая выборочно выявляет различные структуры в окаменелости на основе их химического состава, сотрудник лондонского музея естественной истории Сяоя Ма смог идентифицировать сердце, которое простирается вдоль основной части тела, и его многочисленные боковые артерии, соответствующие к каждому сегменту.
Его артерии состояли из богатых углеродом отложений и давали начало длинным каналам, по которым, предположительно, кровь поступала к конечностям и другим органам.«Теперь мы можем начать рассуждать о поведении», — пояснил Штраусфельд. «Из-за наличия кровеносных сосудов в мозгу, мы можем предположить, что это было очень активное животное, способное делать множество различных поведенческих решений».Исследователи могут только догадываться о том, почему химические реакции, которые произошли в процессе окаменелости, позволили сохранить этот необычный и редкий вид, и почему только избранные ткани были сохранены между несколькими редкими и разными образцами.
«По-видимому, условия должны были быть в самый раз», — сказал Штраусфельд. «Мы считаем, что эти животные были сохранены, потому что они были быстро захоронены под очень мелкозернистыми отложениями во время какого-то катастрофического события, а затем были пропитаны определенными химическими веществами в воде, когда они были раздавлены. Это беспозвоночная версия Помпеи. "Возможно, только одна из тысячи окаменелостей могла иметь такую хорошо сохранившуюся систему органов, сказал Штраусфельд.В то время, когда Фусяньхуя ползла по морскому дну или плавала по воде, жизнь еще не захватила землю.
«Должно быть, произошли ужасные песчаные бури, потому что, вероятно, не было растений, которые могли бы удерживать почву», — сказал Штраусфельд. «Среда обитания этих существ, должно быть, была затоплена огромными осадками от огромных штормов».Цунами также могут быть причиной исключительной сохранности.«По мере того, как вода уходит, животные на морском дне высыхают», — сказал Штраусфельд. «Когда вода хлынет обратно, они могут оказаться затопленными грязью.
В нормальных условиях, когда животные умирают и остаются гнить на морском дне, они становятся неузнаваемыми. То, что произошло, предоставило виды окаменелостей, которые мы видим, должно быть очень другой."