Исследование ведущего автора Седрика Арии, недавнего выпускника программы PhD на кафедре экологии. эволюционная биология на факультете искусств Естествознание в Университете Калифорнии и соавтор Жан-Бернар Карон, старший куратор палеонтологии беспозвоночных в ROM и доцент кафедры экологии по эволюционной биологии и наукам о Земле в Университете штата Калифорния издается сегодня в BMC Evolutionary Biology.Давно вымершая Habelia optata длиной примерно 2 см с хвостом, равным длине остального тела, принадлежит к группе беспозвоночных животных, называемых членистоногими, в которую также входят такие знакомые существа, как пауки, насекомые, омары и крабы.
Он жил в период среднего кембрия примерно 508 миллионов лет назад и происходит из известного месторождения окаменелостей Берджесс-Слан в Британской Колумбии. Habelia optata была частью «кембрийского взрыва», периода быстрых эволюционных изменений, когда большинство основных групп животных впервые появилось в летописи окаменелостей.Как и все членистоногие, Habelia optata имеет сегментированное тело с внешним скелетом и сочлененными конечностями. Однако что оставалось неясным в течение десятилетий, так это основная подгруппа членистоногих, к которой принадлежала Habelia.
В ранних исследованиях упоминались нижние челюсти — сверхразнообразная линия, члены которой обладают антеннами и парой специализированных придатков, известных как нижние челюсти, которые обычно используются для захвата, сжатия и измельчения пищи. Но позже Хабелия осталась одним из типично неразличимых членистоногих сланцев Берджесс.Новый анализ исследователей U of T-ROM предполагает, что Habelia optata была вместо этого близким родственником предка всех хелицератов, другой подгруппы членистоногих, живущих сегодня, названных из-за наличия придатков, называемых хелицерами, перед ртом. и используется для нарезки еды.
В основном это связано с общей анатомией головы у Habelia и наличием двух небольших хелицероподобных придатков, обнаруженных в этих окаменелостях.«Хабелия теперь очень подробно показывает архитектуру тела, из которой произошли хелицераты, что позволяет нам решить некоторые давние вопросы», — сказала Ария, которая сейчас работает постдокторантским исследователем в Нанкинском институте геологии и палеонтологии в Китае. "Теперь мы можем объяснить, почему, например, у подковообразных крабов пара уменьшенных конечностей — хилярии — в задней части головы. менее семи пар конечностей ".Ария и Карон проанализировали в общей сложности 41 образец, большинство из которых являются новыми образцами, полученными полевыми группами под руководством ROM в сланце Берджесс.
Исследование показывает, что хорошо бронированное тело Habelia optata, покрытое множеством различных шипов, было разделено на голову, грудную клетку и заднегрудную часть, все с разными типами придатков. В грудной клетке есть пять пар ходильных ног, в то время как постторакс имеет округлые придатки, которые, вероятно, используются при дыхании.
«Скорпионы и ныне вымершие морские скорпионы также являются хелицератами с телами, разделенными на три отдельные области», — объяснила Ария. «Мы думаем, что эти регионы в целом соответствуют регионам Хабелии. Но главное отличие в том, что скорпионы и морские скорпионы, как и все хелицераты, буквально« ходят на головах », в то время как у Хабелии все еще были ходячие придатки в грудной клетке».
Исследователи утверждают, что это различие в анатомии позволило Habelia развить особенно сложную голову, что делает этот ископаемый вид еще более своеобразным по сравнению с известными хелицератами. Голова Habelia содержала серию из пяти придатков, сделанных из большой пластины с зубцами для жевания, ножки с жесткими щетинковидными шипами для захвата и удлиненной тонкой ветви, модифицированной как сенсорный или тактильный придаток.
«Этот сложный аппарат из придатков и челюстей сделал Хабелию исключительно жестоким хищником для своих размеров», — сказала Ария. «Вероятно, он был одновременно очень мобильным и эффективным в разрыве своих жертв».Удивительный результат этого исследования, несмотря на эволюционную связь Habelia с хелицератами, заключается в том, что эти необычные характеристики заставили исследователей сравнить голову Habelia с головкой нижних конечностей с функциональной точки зрения. Таким образом, своеобразные сенсорные ветви могли использоваться таким же образом, как на нижних челюстях используются антенны. Также показано, что перекрывающиеся пластинчатые придатки в средней серии из пяти открываются и закрываются параллельно нижней стороне головы — так же, как у нижних челюстей, особенно тех, которые питаются животными с закаленными панцирями.
Наконец, седьмая пара придатков на затылке, по-видимому, выполняла функцию, аналогичную функции «максиллипедов» — придатков нижней челюсти, которые помогают другим конечностям головы в переработке пищи. Это широкое соответствие по функциям, а не по эволюционному происхождению называется «конвергенцией».«С эволюционной точки зрения Habelia близка к точке расхождения между хелицератами и мандибулятами», — сказала Ария. «Но его сходство с мандибулятами является вторичной модификацией свойств, которые отчасти уже были хелицератами.
Это говорит о том, что хелицераты произошли от видов с высокой структурной изменчивостью».На основании выдающегося строения головы, а также хорошо развитой шагающей ноги исследователи пришли к выводу, что Habelia optata и ее родственники были активными хищниками на дне кембрийского моря, охотясь на мелких морских раковин, таких как мелкие трилобиты — членистоногие с твердым телом. , минерализованные экзоскелеты, которые уже были очень разнообразны и многочисленны во времена кембрия."Это основывается на важности панцирей и панцирей для эволюционных изменений во время кембрийского взрыва и расширяет наше понимание экосистем в настоящее время, показывая другой уровень взаимоотношений хищник-жертва и его определяющее влияние на рост членистоногих в том виде, в каком мы их знаем сегодня. ", — сказала Кэрон, которая была научным руководителем Арии, когда большая часть этого исследования была завершена.
«Появление и распространение животных с раковинами считается одной из определяющих характеристик кембрийского взрыва, и Хабелия помогает проиллюстрировать, насколько важным был этот экологический фактор для ранней диверсификации хелицератов и членистоногих в целом».