Karma Nanglu mówi, że jego ulubionym zwierzęciem jest to, nad którym pracuje. Ale jego najnowszy obiekt może przez jakiś czas zajmować pierwsze miejsce: licząca 500 milionów lat skamielina z cudownie dziwnej grupy morskich bezkręgowców, osłonic.
„To zwierzę jest równie ekscytującym odkryciem, jak niektóre rzeczy, które znalazłem, zwisając z urwiska góry lub wyskakując z helikoptera. Jest równie fajne” – powiedział Nanglu, doktor habilitowany na Wydziale Biologii Organizmów i Ewolucji na Uniwersytecie Harvarda.
W nowym badaniu w Nature Communications Nanglu i współautorzy opisują nową skamielinę, nazwaną Megasiphon thylakos, ujawniając, że osłonice przodków żyły jako stacjonarne, odżywiające się filtrem dorosłe osobniki i prawdopodobnie przeszły metamorfozę z larwy podobnej do kijanki.
Osłonice to naprawdę dziwne stworzenia, które występują we wszystkich kształtach i rozmiarach, z różnorodnymi stylami życia. Podstawowy kształt osłonicy dorosłego jest typowo beczkowaty z dwoma syfonami wystającymi z jego ciała. Jeden z syfonów zasysa wodę z cząstkami jedzenia, umożliwiając zwierzęciu karmienie za pomocą wewnętrznego urządzenia filtrującego przypominającego kosz. Po nakarmieniu zwierzęcia drugi syfon usuwa wodę.
Istnieją dwie główne linie osłonic, ascidiaceans (często nazywane „tryskami morskimi”) i appendicularias. Większość żabowatych zaczyna swoje życie, wyglądając jak kijanka i poruszająca się, a następnie przekształca się w dorosłego osobnika o kształcie beczki z dwoma syfonami. Dorosłe życie spędzają przywiązane do dna morskiego. W przeciwieństwie do tego wyrostki robaczkowe zachowują wygląd kijanki, gdy dorastają do dorosłych i swobodnie pływają w górnych wodach.
„Pomysł, że zaczynają jako larwa przypominająca kijankę, która, gdy jest gotowa do rozwoju, po prostu uderza głową w skałę, przykleja się do niej i zaczyna metamorfozę poprzez ponowne wchłonięcie własnego ogona, aby przekształcić się w tę istotę z dwoma syfonami, jest po prostu budząca podziw, — mówi Nanglu.
Co ciekawe, osłonice są najbliższymi krewnymi kręgowców, do których należą ryby, ssaki, a nawet ludzie. Trudno sobie wyobrazić, jak to dziwnie wyglądające stworzenie mogłoby być spokrewnione z kręgowcami, gdyby nie początek kijanki. Bliski związek Tunicate z kręgowcami sprawia, że ich badanie ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia naszego własnego ewolucyjnego pochodzenia. Niestety, nie jest to łatwe, ponieważ osłonice są prawie całkowicie nieobecne w całym zapisie kopalnym, a tylko garstka skamielin pojawia się przekonująco jako członkowie grupy.
Mając tak niewiele skamielin, naukowcy polegali głównie na tym, czego można się było dowiedzieć od współczesnych gatunków osłonic. Ponieważ nikt nie znał morfologii i ekologii ostatniego wspólnego przodka osłonic, naukowcy mogli jedynie postawić hipotezę, że było to albo zwierzę bentosowe z dwoma syfonami, jak workowate, albo wolno pływające zwierzę, takie jak appendicularians.
M. thylakos miał wszystkie podstawowe cechy osłonicy ascidiacean, beczkowate ciało i dwa wydatne narośla przypominające syfon. Ale cechą, która wyróżniała zespół, były ciemne pasy biegnące w górę iw dół ciała skamieliny.
Obrazy M. thylakos o dużej mocy pozwoliły naukowcom przeprowadzić bezpośrednie porównanie ze współczesnym żukowcem. Naukowcy wykorzystali wypreparowane skrawki współczesnej osłonicy Ciona, aby zidentyfikować naturę ciemnych pasm megasyfonu. Porównania ujawniły niezwykłe podobieństwa między mięśniami Ciona, które pozwalają osłonicy otwierać i zamykać syfony, a ciemnymi pasmami obserwowanymi w skamieniałości sprzed 500 milionów lat.
„Morfologia megasyfonu sugeruje nam, że styl życia przodków osłonic dotyczył nieruchomej osoby dorosłej, która filtrowała pokarm dzięki dużym syfonom” – powiedział Nanglu. „Tak rzadko można znaleźć nie tylko skamielinę osłonicy, ale taką, która zapewnia wyjątkowy i niezrównany wgląd we wczesne ewolucyjne pochodzenie tej enigmatycznej grupy”.
M. thylakos jest jedyną ostateczną skamieniałością osłonicy z zachowaną tkanką miękką, jaką odkryto do tej pory. Jest najstarszym tego rodzaju, pochodzącym ze środkowokambryjskiej formacji Marjum w stanie Utah. Skamielina została uznana za osłonkę przez współautorów, współpracownika badawczego, Rudy’ego Lerosey-Aubrila i profesora Javiera Ortegę-Hernándeza (obaj z Wydziału Biologii Organizmu i Ewolucji) podczas wizyty w Muzeum Historii Naturalnej w Utah (UMNH) w 2019 roku.
„Skamieniałość natychmiast zwróciła naszą uwagę” – powiedział Ortega-Hernández – „chociaż pracujemy głównie nad stawonogami kambryjskimi, takimi jak trylobity i ich krewniacy o miękkich ciałach, bliskie podobieństwo morfologiczne megasyfonu do współczesnych osłonic było po prostu zbyt uderzające, aby je przeoczyć. od razu wiedział, że skamielina będzie miała ciekawą historię do opowiedzenia”.
Skamieniałości z formacji Marjum pochodzą z okresu krótko po eksplozji kambryjskiej, jednego z najważniejszych wydarzeń ewolucyjnych w historii Ziemi, które miało miejsce około 538 milionów lat temu. W tym czasie większość głównych grup zwierząt pojawiła się w zapisie kopalnym po raz pierwszy, radykalnie zmieniając ekosystemy morskie. Jednak osłonice są zauważalnie nieobecne w skałach kambru, mimo że są różnorodne i obfite we współczesnych oceanach.
W Stanach Zjednoczonych istnieje wiele miejsc skamieniałości kambru o wyjątkowym stanie zachowania, ale są one często pomijane w porównaniu z tymi z Burgess Shale w Kanadzie i Chengjiang w Chinach. „Odkrycie megasyfonu doskonale ilustruje, dlaczego Javier i ja prowadziliśmy badania terenowe w Utah przez ostatnie dziesięć lat” – powiedział Lerosey-Aubril. „Warstwa Marjum skupia teraz całą naszą uwagę, ponieważ wiemy, że zachowały się w niej skamieniałości grup zwierząt, takich jak osłonice czy galaretki grzebieniowe, które są prawie całkowicie nieobecne w kambryjskim zapisie kopalnym”.
Szacunki zegara molekularnego sugerują, że ascidiaceans powstały 450 milionów lat temu. Jednak mając 500 milionów lat, M. thylakos zapewnia najwyraźniejszy wgląd w anatomię starożytnych osłonic i ich najwcześniejszą historię ewolucyjną. Co istotne, M. thylakos dostarcza dowodów na to, że większość współczesnego planu budowy osłonic powstała już wkrótce po eksplozji kambryjskiej.
„Biorąc pod uwagę wyjątkową jakość zachowania i wiek skamieniałości, możemy właściwie powiedzieć całkiem sporo o historii ewolucyjnej osłonic” – powiedział Nanglu. „To niesamowite odkrycie, ponieważ wcześniej nie mieliśmy praktycznie żadnych rozstrzygających dowodów na sposób życia przodków tej grupy”.
Po ponownym zebraniu setek nowych skamielin tej wiosny, naukowcy są przekonani, że formacja Marjum dopiero zaczęła ujawniać swoje sekrety.
Autorzy pragną szczególnie podziękować C. Levitt-Bussian i RB Irmis za ich pomoc podczas wizyt w Muzeum Historii Naturalnej w Utah (NHMU) oraz za ułatwienie badania okazów znajdujących się w tej instytucji. Oraz Bureau of Land Management, w szczególności SE Foss i G. McDonald, za zdeponowanie holotypu megasyfonu w NHMU i zapewnienie pomocy kuratorskiej.