Позвоночные животные уже сотни миллионов лет занимают доминирующее положение в экосистемах Земли, однако детали их эволюционного происхождения остаются не до конца понятными. Изучение юньнанозоона – примитивного морского животного, существовавшего в кембрийском периоде, и его жаберных дуг – позволило определить его как наиболее раннюю предковую форму типа хордовых, а, следовательно, и всех позвоночных.
Обычно зоологи делят всех животных на две основные группы. К первой относятся позвоночные – крупные, активные существа, обладающие позвоночником. Вместе с более примитивными родственниками, такими как ланцетники и асцидии, они объединены в тип хордовых. Вторую группу составляют беспозвоночные – чрезвычайно разнообразная совокупность животных, отличающихся строением и происхождением.
Происхождение первых хордовых, являющихся примитивными предками позвоночных, во многом остается невыясненным. Палеонтологи связывают это событие с началом кембрийского периода, что соответствует времени более 500 миллионов лет назад. В этот же период, во время «кембрийского взрыва», появилось большинство типов беспозвоночных животных, которые и сегодня встречаются на Земле.
Среди обитателей кембрийских морей встречались существа, демонстрирующие определенное сходство с хордовыми, такие как ветуликолии, метасприггина, пикайя и другие. Авторы новой статьи в ведущем научном журнале Science обратили внимание на одно из таких животных — юньнанозоона. Этот род включает в себя единственный вид — Yunnanozoon lividum. Окаменелости этого организма были найдены на территории современного Китая и датируются началом кембрийского периода, что позволяет отнести его к уникальной фауне того времени маотяньшанских сланцев.
В этот раз китайские ученые сосредоточились на строении жабр юньнанозоона и скелетных структурах его глотки. Этот участок тела животного позволяет с уверенностью определить его принадлежность к хордовым. В ходе эволюции жаберные дуги стали основой для формирования скелета челюстей, черепа и шеи позвоночных. Предполагается, что у предка обширного семейства позвоночных и хордовых в целом находился лишь набор хрящевых стержней в этой области.
Для определения условий дыхания юньнанозоона палеонтологам пришлось применить широкий спектр современных технологий, включая рентгеновскую микротомографию, сканирующую и электронную микроскопию и другие. Эти методы использовались при исследовании нескольких новых образцов Yunnanozoon lividum.
Жаберные дуги юньнанозоона содержат хрящевую ткань, внеклеточный матрикс которой, служащий структурной основой, формируется преимущественно микрофибриллами. Данная особенность конструкции свойственна исключительно хордовым, что указывает на то, что речь идет о древнейшем из известных предков позвоночных и других представителей хордовых.
«У кембрийских и современных позвоночных наблюдаются два типа жаберного скелета: корзинчатый (как у юньнанозоона) и изолированный. Это указывает на то, что эволюция данной структуры скелета изначально была более сложной, чем предполагалось ранее», — подчеркнул профессор Тянь (Tian Qingyi), руководитель нового исследования.