Трилобиты — это необычные членистоногие, обитавшие во всех морях палеозойской эры и впоследствии исчезнувшие. У некоторых из них (представители групп харпетиды и тринуклеиды) наблюдался характерный признак – плоский, широкий вырост на головном сегменте. Функции этого образования до сих пор не установлены: вероятно, с его помощью трилобиты добывали пищу или рылись в донных отложениях. Новое исследование показало, что обе группы приобрели эту особенность независимо, пройдя через схожие эволюционные преобразования.
В прошлые геологические эпохи на нашей планете существовали совершенно иные формы жизни существа. Трилобиты представляют собой крупная и многообразная группа членистоногих, существенно отличающаяся от ныне существующих (пауков, насекомых и ракообразных). В прошлом эти животные были весьма распространены: на основе окаменелостей идентифицировано около 22 тысячи видов трилобитов, объединенных в систематические группы разных уровней.
Палеозойский океан населяли разнообразные трилобиты: от крошечных до крупных особей, достигавших 70 сантиметров в длину. Они вели различные образы жизни – некоторые обитали на дне, рылись в осадке, другие свободно плавали и охотились. У одних трилобитов были большие сложные глаза, у других – внушительные трезубцы на голове, а некоторые — плоские выросты, которые придают им сходство с тапком или серпом. Согласно англоязычной литературе, они напоминают арфу — отсюда название животных harpiform. Такой облик имели две группы древних членистоногих: харпетиды и тринуклеиды, с эволюцией которых разобралась новая статья в Journal of Paleontology.
Трилобиты, относящиеся к отряду Harpetida и суперсемейству Trinucleioidea, впервые появились в геологических отложениях в конце кембрия и обладали целым рядом схожих характеристик. Помимо характерного «серпа», их объединяют скромные или умеренные размеры, сводчатая форма головогруда (цефалона), приподнятый грудной отдел (торакс) и небольшие глаза. Поэтому палеонтологи длительное время полагали, что эти две группы трилобитов произошли от общего предка, который изначально имел схожие признаки).
Установление эволюционных взаимосвязей между двумя группами трилобитов представляет собой непростую задачу. Дело в том, что у них отсутствуют современные виды, геном которых можно было бы использовать для анализа. К тому же, их «серп» – это уникальная адаптация, не встречающаяся у ныне живущих животных, и назначение которой для трилобитов до сих пор неясно. Предполагается, что этот широкий придаток мог выполнять функцию снегоступа, предотвращая застревание животного в рыхлой донной породе, или служить ситом для отсеивания пищевых частиц. Также возможно, что он содержал чувствительные рецепторы, действовал как плуг или лопата, а также выполнял роль укрепления и облегчения экзоскелета трилобита.
Детальное описание особенностей «серпов» у разных трилобитов позволило авторам восстановить их эволюционное развитие и определить их положение на филогенетическом дереве. В работе были проанализированы 21 род из 29 известных Harpetida и 56 из 132 Trinucleioidea (включая ряд переходных форм и личиночных стадий), а также трилобиты, относящиеся к другим таксонам. Исследование показало, что эти две группы не имеют общего предка, и что исходные формы не обладали характерным придатком. Таким образом, обе группы приобрели схожую форму независимо, пройдя ряд аналогичных изменений в морфологии – это наглядный пример параллельной эволюции. Вероятно, «серповидность» возникла у них в результате сходного образа жизни и занимаемых экологических ниш.