На протяжении долгого времени пятилучевая структура иглокожих оставалась загадкой для палеонтологов. Теперь международная группа исследователей выяснила причину ее возникновения. Для этого ученые изучили окаменелости древнейшего (возраст 500 миллионов лет) существа из числа иглокожих, чтобы понять, как образовалась уникальная форма симметрии тела современных морских звезд.
В научной работе, опубликованной в журнале Current Biology, сотрудники музеев и университетов Германии, Великобритании, Испании и США описали двусторонне-симметричного иглокожего Atlascystis acantha, обитавшего в кембрийский период. Окаменелость была найдена в осадочных породах гор Антиатлас в Марокко и классифицирована как новый вид, который, вероятно, был предком всех иглокожих.
В настоящее время в эту группу входят морские звезды, морские ежи, морские лилии, офиуры (змеехвостки) и голотурии (морские огурцы). У взрослых особей наблюдается радиальная симметрия тела, благодаря которой оно при вращении вокруг своей оси сохраняет схожий внешний вид, напоминая шар, цилиндр или конус.
Пятилучевая форма, в частности, кардинально отличается от двусторонней симметрии, свойственной большинству живых организмов на Земле, включая человека. Тело человека разделено лишь одной плоскостью, формирующей левую и правую половины, являющиеся зеркальными отражениями. Примечательно, что радиальная симметрия у иглокожих возникла позднее, так как личинки этих животных и их предки имели двустороннюю симметрию. Этот эволюционный переход долгое время оставался загадкой даже для генетиков.
Ископаемый Atlascystis acantha обладает двусторонней симметрией, что предоставило авторам исследования возможность изучить механизмы его развития. С помощью трехмерной визуализации, анализа роста и современных филогенетических методов ученым удалось реконструировать сложный эволюционный путь иглокожих.
Ученые выяснили, что у древнего предка наблюдалось приплюснутое, покрытое шипами тело, характеризующееся двусторонней симметрией и наличием двух скелетных пластин, аналогичных современным амбулакрам пятилучевых морских ежей или звезд. Это узкие, как правило, вытянутые участки панциря, которые отходят радиально от рта у иглокожих и служат местом расположения нервных тяжей, кровеносных сосудов и каналов водно-сосудистой системы. Эти беспозвоночные используют их для перемещения и добычи пищи. Амбулакры стали основным ориентиром для сравнения организмов, что подтвердило их общее происхождение.
Филогенетический анализ указывает на то, что род Atlascystis наиболее близок к общему предку иглокожих, то есть к предкам современных видов. Исследования роста позволяют предположить, что Atlascystis сохранял двустороннюю симметрию на протяжении всей своей жизни и в течение сотен миллионов лет. В то время как современные животные проявляют такую симметрию лишь на ранних стадиях развития, взрослея и принимая пятилучевую форму. Возможным объяснением такого развития может быть уменьшение определенной части тела до одной структуры, последующее её удвоение, выполняющее функцию луча, затем утроение и, наконец, формирование пяти амбулакров. Причина, по которой эволюция привела к формированию именно пяти лучей, до сих пор остается невыясненной.