Надувной зазывала ордовикского моря: палеонтологи реконструировали предка медуз возрастом 450 млн лет

Понимание того, как развивалась жизнь на Земле сотни миллионов лет назад, напрямую зависит от качества палеонтологических данных. И главной проблемой всегда оставалось то, что эти данные изначально неполные. Процесс превращения мертвого организма в окаменелость происходит крайне редко и требует специфических условий. В абсолютном большинстве случаев в горных породах сохраняются только твердые части тел: известковые раковины моллюсков, панцири членистоногих, зубы или кости.

Организмы, состоящие преимущественно из воды и мягких тканей, после смерти разрушаются почти сразу. Бактерии, падальщики и химические процессы в морской воде не оставляют от них следа. Именно поэтому изучение ранней эволюции стрекающих (тип Cnidaria) — обширной группы животных, к которой относятся современные медузы, кораллы и морские анемоны — связано с большими трудностями. Их древнейшая история долгое время оставалась неизученной из-за отсутствия физических доказательств.

Недавно в карьере Сен-Жоашен, расположенном в канадской провинции Квебек, исследователи обнаружили геологические слои, в которых мягкие ткани сохранились до наших дней. На пятнадцати каменных плитах ученые нашли около 135 отпечатков неизвестного ранее существа. Этот организм жил в эпоху позднего ордовика, примерно 450 миллионов лет назад. Новый вид получил название Paleocanna tentaculum. Эта находка дала точное представление о том, как выглядели предки современных медуз и как они функционировали в древних морских экосистемах.

Механика сохранения органики в камне

Чтобы мягкое тело животного сохранилось на сотни миллионов лет, должен произойти процесс, который в геологии называют сохранностью по типу сланцев Берджес. Это редчайший физико-химический сценарий захоронения.

Во-первых, мертвое или еще живое животное должно быть быстро засыпано слоем очень мелкого осадка — например, глинистым илом, который переносится подводными течениями. Мелкие частицы глины плотно обволакивают тело, заполняя все пустоты и предотвращая его разрушение потоками воды.

Во-вторых, на дне, где происходит захоронение, должен отсутствовать кислород. Без кислорода не могут существовать бактерии, которые обычно разлагают органику. В результате процесс гниения останавливается на самой ранней стадии.

Со временем слои ила накапливаются. Под давлением тысяч тонн породы ила превращаются в твердый камень (глинистый известняк), а погребенное внутри мягкое тело животного сплющивается. Химические элементы, из которых состояли ткани, постепенно уходят, и остается только углеродная пленка. Существо буквально впечатывается в породу в виде плоского темного силуэта.

Чтобы подтвердить этот процесс, исследователи применили метод энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Этот прибор позволяет определить точный химический состав любой точки на окаменелости. Анализ показал, что самые темные участки отпечатков Paleocanna tentaculum состоят преимущественно из углерода. Вокруг них нет скоплений кальция или фосфора. Это означает, что при жизни животное не имело твердого минерального панциря, а было полностью мягкотелым.

Строение тела и образ жизни древнего полипа

Жизненный цикл многих стрекающих состоит из двух фаз: плавающей медузы и сидячего полипа. Полип представляет собой трубчатое тело, прикрепленное ко дну или другой поверхности, на верхнем конце которого располагается рот, окруженный щупальцами. Изученные окаменелости относятся именно к стадии полипа.

Анализ 135 экземпляров позволил ученым довольно детально описать анатомию Paleocanna tentaculum:

Органическая трубка

Животное обитало внутри вытянутой оболочки (перидермы). Длина оболочки составляла от 24 до 51 миллиметра, а ширина — около 6 миллиметров. Поверхность этой трубки покрыта мелкими поперечными кольцами. Поскольку анализ не выявил следов минерализации, ученые пришли к выводу, что трубка состояла из плотного органического материала. Кольца на ее поверхности выполняли функцию жестких ребер, которые не давали трубке сминаться под давлением воды или при течениях.

Щупальцевый аппарат

Из верхнего отверстия трубки выступали щупальца. На лучших образцах палеонтологам удалось различить до 12 длинных, тонких отростков. Эти щупальца использовались для питания. Животное вело прикрепленный образ жизни на морском дне и ловило микроскопические частицы пищи, оседающие сверху, либо отфильтровывало мелкие организмы из проходящих потоков воды.

Пищеварительная система

В центральной части отпечатков исследователи зафиксировали темную полосу шириной около 2 миллиметров. Это остатки гастроваскулярной (пищеварительной) полости. Она имеет характерное для стрекающих строение: полость является слепой, то есть заканчивается тупиком. Пища поступала через рот в центре щупалец, переваривалась внутри тела, а непереваренные остатки выводились наружу через то же самое ротовое отверстие.

Колониальность

Большинство найденных трубок прикреплены друг к другу своими основаниями. На одной из плит зафиксировано скопление из 15 полипов, растущих из одной точки. Это говорит о том, что животные вели факультативный полуколониальный образ жизни. Формирование групп повышало устойчивость полипов на дне и увеличивало шансы на успешный захват пищи. При этом некоторые особи обнаружены по отдельности, что говорит о способности вида существовать и вне колонии.

Место в эволюции животных

Значимость этой находки заключается в том, что она проясняет процессы эволюции стрекающих. До этого момента в палеонтологической летописи кембрийского и ордовикского периодов (от 540 до 440 миллионов лет назад) доминировали окаменелости полипов, обладавших жесткими минеральными панцирями. Наиболее известными из них являются конулярии — древние организмы с твердыми трубками, часто имеющими четырехгранную или шестигранную форму.

Долгое время ученые пытались понять, как именно вымершие бронированные конулярии соотносятся с современными полностью мягкотелыми медузами. Чтобы определить эволюционное положение нового вида, палеонтологи составили матрицу из 236 анатомических признаков и сравнили Paleocanna tentaculum с десятками других вымерших и современных организмов.

Компьютерный анализ показал, что Paleocanna tentaculum не является близким родственником бронированных конулярий. Новый вид располагается на эволюционном древе гораздо ближе к так называемой крон-группе Medusozoa. В эту современную группу входят все гидроидные, сцифоидные и кубические медузы.

Это открытие доказывает, что 450 миллионов лет назад эволюция предков медуз шла не только по пути наращивания защитных минеральных панцирей. Параллельно успешно развивалась линия животных, которые полностью отказались от твердых скелетов. Они использовали гибкие органические оболочки, что делало их менее защищенными от хищников, но позволяло тратить меньше энергии на строительство раковины и быстрее адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Взгляд на экосистемы прошлого

Из-за особенностей сохранения окаменелостей в науке сформировалась картина мира, в котором доминировали животные с твердыми покровами. Ордовик часто описывают как время массового развития брахиопод (раковинных животных), иглокожих, крупных хищных головоногих моллюсков и покрытых панцирем трилобитов.

Находка из Квебека наглядно показала, что это лишь часть реальной картины. На морском дне того времени, наряду с защищенными видами, существовали обширные поселения мягкотелых организмов. Они занимали свои экологические ниши, фильтровали воду и служили пищей для других животных, участвуя в сложных пищевых цепях. То, что мы не находим их останки повсеместно, говорит лишь о несовершенстве процесса фоссилизации, а не об их отсутствии в древних океанах. Изучение таких уникальных углеродных отпечатков позволяет ученым восстанавливать биологическое разнообразие планеты с более высокой точностью, заполняя пробелы в истории развития целых классов современных животных.

Источник:Journal of Paleontology