Это необычное водное существо может быть самым древним родственником всех позвоночных животных

Странное существо, обитавшее в океанах Земли более полумиллиарда лет назад, похоже, является самым ранним родственником позвоночных, найденным нами на сегодняшний день.

Они называются юннанозоанами и датируются ранним кембрием около 518 миллионов лет назад. Хрящевые особенности, обнаруженные в их окаменелых останках, сравнимы с современными позвоночными, обнаружили палеонтологи.

Это позволяет предположить, что животные являются стволовыми позвоночными, вымершей сестринской группой по отношению к группе, от которой произошли современные позвоночные.

"Фарингеальные арки - это ключевое новшество, которое, вероятно, способствовало эволюции челюстей и мозгового каркаса позвоночных", - пишет группа специалистов под руководством Циньи Тяня из Нанкинского университета и Китайской академии наук в Китае.

Фарингеальный скелет противоречивых кембрийских животных, называемых юннанозоанами, может содержать самые древние ископаемые свидетельства, ограничивающие раннюю эволюцию дуг, однако их соотношение с эволюцией позвоночных до сих пор остается спорным".

"Изучая дополнительные образцы с помощью ранее неисследованных методов, мы обнаружили доказательства того, что ветвистые дуги юннанозоанов состоят из клеточного хряща с внеклеточным матриксом, в котором преобладают микрофибриллы, что до сих пор считалось характерным для позвоночных".

Проследить эволюцию позвоночных вплоть до их туманного зарождения было трудной задачей для ученых. За сотни миллионов лет следы жизни стираются и разрушаются; при благоприятных условиях могут остаться окаменелости, но их часто очень трудно интерпретировать, особенно очень древние и очень странные.

Юньнанозоаны очень древние и очень странные. На протяжении десятилетий ученые ломали голову над тем, какое место это существо занимает в древе жизни, основываясь на исследованиях и конкурирующих интерпретациях древних окаменелостей, извлеченных из сланцев Маотяньшань в Китае.

Именно в надежде прояснить этот вопрос Тиан и его коллеги приступили к изучению 127 недавно собранных окаменелостей юннанозоя.

Эти окаменелости были подвергнуты ряду методов, которые ранее не применялись к юннанозоям, включая рентгеновскую микротомографию, сканирующую и просвечивающую электронную микроскопию, рамановскую спектрометрию и картирование элементов с помощью энергодисперсионной спектрометрии. Их результаты выявили ранее неизвестные детали анатомии юннанозойцев.

Фарингеальная дуга - это структура, которая обнаруживается во время эмбрионального развития позвоночных организмов и является предшественником ряда различных частей лица и челюсти, в зависимости от организма.

У рыб эти дуги известны как ветвистые арки, и они служат опорой для жабр. Ученые считают, что у предков позвоночных фарингеальная дуга развилась из нерасчлененного хрящевого стержня, хотя когда и как она возникла, неизвестно.

Семь пар двусторонне-симметричных ветвистых дуг были ранее обнаружены у юньнанозоанов. Тиан и его коллеги более внимательно изучили микроскопические структуры этих дуг и то, как они расположены в организме.

Они обнаружили, что семь пар дуг в окаменелостях похожи друг на друга, и что они соединены дорсальными и вентральными горизонтальными стержнями, образуя структуру, напоминающую корзину.

Они также обнаружили, что ветвистые дуги состоят из хряща в плотно упакованной матрице микрофибрилл. Эти микрофибриллы, по их мнению, похожи на микрофибриллы, обнаруженные в соединительной ткани позвоночных. Это сочетание признаков, широко представленных у современных позвоночных: хрящ в матрице из микрофибрилл, ветвистые дуги и наличие горизонтальных перекладин на концах ветвистых дуг.

Кроме того, скелет глотки, похожий на корзину, можно обнаружить у некоторых современных бесчелюстных рыб, таких как миноги и миксины.

"Два типа фарингеальных скелетов - корзинообразный и изолированный - встречаются у кембрийских и ныне живущих позвоночных", - сказал Тиан. "Это предполагает, что форма фарингеальных скелетов имеет более сложную раннюю эволюционную историю, чем считалось ранее".

Полученные командой доказательства убедительно свидетельствуют о наличии у этих загадочных животных структур, похожих на позвоночных. Хотя юннанозои не имеют прямого отношения к современным позвоночным, они могут помочь пролить свет на эволюцию позвоночных.

"Хотя эволюционные биологи заняты погоней за мифическим предком, который объясняет все, что связано с планом тела позвоночных, возможно, разумным является противоположный подход", - написал палеобиолог Тетсуто Мияшита из Канадского музея природы в статье Science Perspective. Мияшита не принимал участия в исследовании.

Другими словами, "меандрирующий путь к современным позвоночным может быть лучше всего понят путем заполнения семейного древа расходящимися и прерывистыми анатомическими формами, руководствуясь скорее филогенетическими выводами, чем теорией".

Работа группы была опубликована в журнале Science.