Уникальные способности трилобитов к ходьбе и рытью в доисторических морях

Древние конечности трилобитов раскрывают их уникальные способности к передвижению и рытью в доисторических морях.

Сокровищница окаменелостей

Слёйс-Бёрдсский сланцевый пласт в Британской Колумбии известен исключительной сохранностью мягких тканей в окаменелостях, включая конечности и внутренние органы. Хотя трилобиты часто встречаются в палеонтологической летописи благодаря своему твёрдому экзоскелету, их мягкие конечности сохраняются редко и изучены плохо. Однако Olenoides serratus, особенно многочисленный и хорошо сохранившийся трилобит из Слёйс-Бёрдсса, предоставляет уникальную возможность изучить эти придатки.

Новое исследование

В новом исследовании, опубликованном в BMC Biology, группа учёных под руководством Сары Лоссо, постдокторанта в Департаменте организменной и эволюционной биологии (OEB) в Гарварде, проанализировала 156 конечностей из 28 образцов ископаемых O. serratus. Это позволило реконструировать точное движение и функцию древних членистоногих придатков, проливая свет на одно из самых ранних и успешных животных на планете.

Сложности изучения

«Понимание поведения и движения ископаемых — сложная задача, потому что вы не можете наблюдать за этой активностью, как у живых животных», — сказала Лоссо. «Вместо этого мы должны были полагаться на тщательное изучение морфологии как можно большего количества образцов, а также на использование современных аналогов, чтобы понять, как жили эти древние животные».

Строение и функции конечностей

Членистоногие имеют ноги, состоящие из нескольких сегментов, которые могут достигать вверх (вытягиваться) или вниз (сгибаться). Диапазон движений зависит от разницы между тем, насколько далеко каждый сустав может дотянуться в любом направлении. Этот диапазон, наряду с формой ноги и каждого сегмента, определяет, как животное использует конечность для ходьбы, захвата и рытья.

Сравнение с мечехвостами

Мечехвосты, распространённые членистоногие, обитающие у восточного побережья Северной Америки, часто сравниваются с трилобитами, хотя они и не являются близкими родственниками. Мечехвосты принадлежат к другой ветви членистоногого дерева, более тесно связанной с пауками и скорпионами, тогда как семейные связи трилобитов остаются неопределёнными. Сравнение обусловлено сходством в том, что оба животных патрулируют дно океана на суставчатых ногах. Однако результаты показали меньшее сходство между этими двумя животными.

В отличие от мечехвостов, у которых суставы конечностей чередуются по специализации для сгибания и вытягивания — это облегчает как питание, так и защиту, — у O. serratus был более простой, но высокофункциональный дизайн конечностей.

«Мы обнаружили, что конечности O. serratus имели меньший диапазон вытягивания и только в части конечности, расположенной дальше от тела», — объяснила Лоссо. Хотя их конечности использовались не совсем так, как у мечехвостов, Olenoides мог ходить, рыть, подносить пищу ко рту и даже поднимать своё тело над морским дном.

Создание 3D-моделей

Чтобы воплотить свои выводы в жизнь, команда создала сложные трёхмерные цифровые модели на основе сотен окаменелостей, сохранившихся под разными углами. Поскольку окаменелые конечности трилобитов обычно сплющены, их реконструкция в трёх измерениях представляла собой сложную задачу.

«Мы полагались на исключительно хорошо сохранившиеся образцы, сравнивая сохранность конечностей под разными углами и заполняя недостающие детали с помощью родственных окаменелостей», — сказал старший автор профессор Хавьер Ортега-Эрнандес, также из OEB.

Команда сравнила форму следов окаменелостей с движением конечностей.

«Olenoides serratus мог создавать следы разной глубины, используя разные движения», — объяснила Лоссо. «Они могли поднимать своё тело над осадком, чтобы перебраться через препятствия или более эффективно передвигаться в быстротекущей воде».

Удивительные открытия

Удивительно, но исследователи обнаружили, что у самцов также были специализированные придатки, используемые для спаривания, и что у каждой ноги также была жабра, используемая для дыхания.

Хотя было описано более 22 000 видов трилобитов, менее 0,2% имеют какие-либо следы ног. Тем не менее отсутствие сохранности не означает, что эти древние членистоногие были безногими — скорее, их мягкие конечности просто редко сохранялись в процессе окаменения. Редкие условия Слёйс-Бёрдсса — быстрое захоронение подводными оползнями, перекрывающими доступ кислорода — были ключом к запечатлению таких мимолетных биологических деталей.

Исследование открывает редкую возможность заглянуть в более динамичную картину жизни более чем полмиллиарда лет назад, когда трилобиты, такие как Olenoides serratus, сновали по морскому дну с изощрёнными конечностями, которые могли рыть и добывать пищу в доисторических морях, показывая не только то, как они выживали, но и как они процветали.

Harvard University

Источник