После повторного изучения образца породы, хранившегося в музее Канзаса на протяжении десятилетий, ученые выявили в нем клешневидный передний придаток, принадлежавший одному из древних организмов. Проведенное исследование указывает на то, что это не просто древний членистоногий, а, возможно, самый ранний известный представитель хелицеровых — группы, объединяющей пауков, скорпионов и мечехвостов. Вероятно, это открытие потребует от исследователей пересмотра истории эволюции данной группы животных.
Хелицеровые (Chelicerata) — большая группа членистоногих (Arthropoda), включающая пауков, скорпионов, клещей и мечехвостов. По имеющимся сведениям, в настоящее время в ней насчитывается около 120 тысяч видов. Общими чертами для всех представителей являются — хелицеры. Эти структуры, расположенные во рту, внешне похожи на «клешни» и выполняют разнообразные задачи: у скорпионов они используются для захвата и разрывания добычи, у мечехвостов – для направления пищи в рот, а у пауков – трансформируются в «клыки», посредством которых вводится яд, необходимый для обездвиживания жертвы.
Палеонтологи уже длительное время стремятся определить время появления первых хелицеровых. Наиболее ранние известные окаменелости датируются ранним ордовиком — около 485 миллионов лет назад. В ордовикский период хелицеровые уже обладали довольно сложной структурой, что позволяет предположить, что их предки появились ещё в кембрийский период, более 500 миллионов лет назад.
Неопределенность в отнесении кандидатов к хелицеровым была вызвана отсутствием у них отчетливо сформированных хелицеров.
В 1981 году американский коллекционер-любитель Ллойд Гантер ( Lloyd Gunther) нашел в среднекембрийской формации Уилер на западе Юты кусок породы длиной почти девять сантиметров с отпечатком, напоминающим винт, и передал его в Музей естественной истории при Канзасском университете. Образец не привлек нужного внимания и пролежал «в архиве» несколько десятилетий.
Предположительно, возраст находки составляет около 507 миллионов лет. В период, когда на территории формации Уилер располагалось тёплое море, там обитали трилобиты и разнообразные организмы с мягкими тканями, окаменелости которых встречаются крайне редко.
В 2019 году палеонтолог Руди Лерози‑Обриль (Rudy Lerosey-Aubril) из Гарвардского университета приступил к изучению различных кембрийских образцов, хранящихся в музее. Когда же в его руки попал образец, найденный Гантером, ученый, исследуя породу под микроскопом, заметил необычную структуру — ископаемое древнего членистоногого с передними клешнеобразными придатками.
Лерози‑Обриль затратил свыше 50 часов, тщательно удаляя породу, окружавшую окаменелость, с помощью тонких игл, кисточек и микрорешеток. По завершении работы перед исследователем предстало древнее существо, сохранившее фрагмент панциря: округлую головную пластину и множество разветвленных конечностей. Наибольший интерес вызвала передняя пара придаточных органов. Она не имела сходства с тонкими усиками, характерными для трилобитов. Это были «клешни», по форме напоминающие хелицеры, свойственные современным скорпионам.
Обнаруженный экземпляр обладает рядом уникальных характеристик, не свойственных известным таксонам. Среди них — передние придатки, которые встречаются исключительно у хелицеровых, что послужило основанием для отнесения находки к новому роду и виду — Megachelicerax cousteaui.
Строение Megachelicerax cousteaui показало сходство с современными хелицеровыми. Под головным щитом располагалось пять пар конечностей, которые помогали передвигаться и добывать пищу. Нижнюю часть тела покрывали пластинчатые структуры. Они напоминали жабры мечехвостов и, вероятно, служили для дыхания и плавания.
У этого древнего животного существовал признак, выделяющий его среди современных сородичей: на головном щите не было обнаружено глаз, что, скорее всего, свидетельствует о его адаптации к жизни в глубоких водах.
Филогенетический анализ указал, что Megachelicerax cousteaui занимает промежуточное положение в линии хелицеровых: он ближе к более поздним представителям группы, чем к древним кембрийским формам.
Лерози‑Обриль и его коллеги пришли к выводу, что Megachelicerax cousteaui — древнейшая из ныне известных хелицеровых групп. Окаменелости этих организмов датируются серединой кембрийского периода, около 500 миллионов лет назад, что на 20 миллионов лет раньше предыдущих оценок.
Авторы научной работы полагают, что основные структуры тела, такие как крупные хватательные хелицеры и другие придатки, начали формироваться у предков современных пауков, скорпионов и мечехвостов уже в кембрийский период. Это позволяет объяснить, как ранние хелицеровые эволюционировали от древних морских членистоногих к более поздним формам, которые впоследствии смогли заселить сушу.
Не все ученые разделяют заключения, сделанные группой Лерози‑Обриль, поскольку ранее были обнаружены иные кембрийские окаменелости, которые также могли бы относиться к хелицеровым.
Например, в 2019 году другая группа исследователей, занимающихся изучением ископаемых останков описала организм Mollisonia plenovenatrix, который был найден в сланцах Бёрджес — горной формации, расположенной на склонах гор Стивен и Бёрджесс в национальном парке Йохо, в канадской части Скалистых гор. В ходе исследования было установлено наличие пары структур, напоминающих хелицеры, и пластинчатых образований. При этом Mollisonia plenovenatrix оказался на миллион лет старше Megachelicerax cousteaui. Правда, принадлежность Mollisonia plenovenatrix к группе хелицеровых остается спорной из‑за «клешней», которые очень сложно описать из-за их мелких размеров.
Некоторые палеонтологи не уверены, что новая находка может кардинально изменить представления о происхождении данной группы. Тем не менее, значимость открытия, сделанного командой Лерози‑Обриль, определяется размерами «клешней», которые сохранились у Megachelicerax cousteaui.
Находки вроде Mollisonia plenovenatrix указывали на возможное существование ранних хелицеровых, но их «клешни» были очень маленькими и не позволяли точно определить их функцию. У Megachelicerax cousteaui сохранились крупные, четко выраженные придатки, с помощью которых животное могло ловить добычу и питаться.
По сути, Лерози‑Обриль и его соавторы не только зафиксировали присутствие хелицеровых в кембрийский период, но и предоставили описание крупного хищника-предка, обладающего полностью сформированной структурой тела. Таким образом, исследователи получили весомые свидетельства того, как выглядели животные этой группы в середине кембрия.
Выводы исследователей представлены в журнале Nature.