Vedci tvrdia, že prevrátenie slávnej fosílie odhalí nášho najstaršieho predka stavovcov

Prihláste sa na odber vedeckého bulletinu CNN Wonder Theory. Preskúmajte vesmír s fascinujúcimi objavmi, vedeckými pokrokmi a ďalšími novinkami,

cnn
,

Vyhynutý stužkovitý morský tvor, ktorý mal veľkosť ľudskej ruky, bol jedným z prvých živočíchov, ktorý sa vyvinul ako predchodca stavovcov. Vedci nedávno identifikovali nervovú šnúru zvieraťa pomocou spätného zákrutu. Pozrel sa na jeho fosílie hore nohami.

paleontológ Charles Doolittle Wolcott Fosílie Pikaia boli prvýkrát nájdené v ložiskách Burgess Shale v Britskej Kolumbii, ktoré sa datujú pred 508 miliónmi rokov a boli opísané v pojednaní z roku 1911. Zviera bolo dlhé asi 6,3 palca (16 cm) a malo ploché, zakrivené telo a malú hlavu zakončenú dvoma chápadlami a vonkajšími žiabrami. Pôvodne sa predpokladalo, že ide o základné nohy, takže zviera bolo umiestnené tak, aby tieto štruktúry smerovali nadol.

V roku 2012, po desaťročiach štúdia fosílií Picea, výskumníci Bolo povedané Fosílne vnútorné štruktúry študované veľmi podrobne. Identifikovali dlhú niť v blízkosti brucha ako krvnú cievu a 3D štruktúru v tvare klobásy, ktorá prechádza po chrbte zvieraťa, nazvali chrbtovým orgánom, ktorý sa pravdepodobne používa na vnútornú podporu, hoci takýto orgán sa nenašiel vo fosíliách alebo mal anatomickú štruktúru odlišná od tých, ktoré sa vyskytujú u živých zvierat.

Nedávna analýza fosílií Picaya vykonaná iným tímom vedcov však bola uverejnená 11. júna v časopise súčasná biológiavyvrátili tento názor a všetky ostatné predchádzajúce štúdie o Picaya.

Podľa vedcov skoršie anatomické interpretácie ukázali zviera hore nohami. Takzvaný chrbtový orgán sa v skutočnosti nachádzal v žalúdku a čreve piky. Predpokladá sa, že krvná cieva bola nervová šnúra, čo je znak spojený so skupinou zvierat nazývanou strunatce, ktorá patrí do kmeňa Chordata.

Všetky strunatce, ako sú stavovce, úhorom podobné lancelety a plášťovce alebo morské striekačky, majú v určitom okamihu svojho života pružnú, tyčinkovitú nervovú štruktúru na chrbte, nazývanú notochord.

Pikaia bola spočiatku považovaná za červa, neskôr bola inovovaná na skorý typ strunatcov na základe vlastností, ako je tvar určitých svalov a poloha jeho konečníka. Odborníci si však neboli istí, kam presne picea patrí do rodokmeňa strunatcov.

Autori štúdie poznamenali, že s popisom nervovej šnúry možno Pikaiu teraz považovať za súčasť základnej línie všetkých strunatcov, hoci dnes neprežívajú žiadni jej priami potomkovia.

Evolučný biológ povedal, že invertovanie Pikaia „veci veľmi objasňuje“. Dr John MallatKlinický profesor na University of Idaho. Maillat, ktorý nebol zapojený do nového výskumu, publikoval článok o Picei v roku 2013Práca z ustálenej (a prevrátenej) polohy tela.

Maillat povedal, že pri spätnom pohľade bola pravda „skrytá na očiach“ a že tento obrat v orientácii rieši otázky, prečo údajná krvná cieva a dorzálna štruktúra Pikaie sú v rozpore so zavedenými anatomickými znakmi iných strunatcov.

„Pikaya sa zrazu stal oveľa menej divným,“ povedal.

Prehodnotenie toho, ktorá cesta bola pre Pikaiu správna, vykonali pred niekoľkými rokmi spoluautori novej štúdie. Dr. Jacob WintherVedúci autor štúdie, prednášajúci v oblasti makroevolúcie na University of Bristol, Spojené kráľovstvo, povedal giovanni musiniVýskumník a doktorand na Katedre vied o Zemi na Univerzite v Cambridge vo Veľkej Británii.

Mussini povedal CNN, že existuje niekoľko dôvodov na prehodnotenie doterajších interpretácií fosílií. Spočiatku bolo veľa z toho, čomu vedci verili o polohe chrbtovej končatiny, záhadných. Jeho poloha – ktorá bola pravdepodobne blízko chrbta piky – vylučovala možnosť, že by týmto orgánom mohlo byť črevo.

Keď však bola pika prevrátená, umiestnenie a charakteristiky orgánu dávali anatomicky väčší zmysel. Vstúpil a rozšíril sa do hltanu zvieraťa, do oblasti hrdla, kde sa črevo normálne spája s ústami. Jeho 3D stav možno vysvetliť prítomnosťou chemicky reaktívnych tkanív – charakteristickým znakom čreva. V iných fosíliách Burgess Shale hojné ióny a reaktívne zlúčeniny, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v črevnom tkanive, spôsobili, že tráviace štruktúry mineralizovali rýchlejšie ako zvyšok tela, a tak si zachovali viac zo svojho pôvodného tvaru. Podľa štúdie boli štruktúry vnútri Pikaiovho orgánu pravdepodobne pozostatky prehltnutého jedla.

V obrátenej pikayi boli vonkajšie žiabre, ktoré predtým smerovali nadol, teraz zakrivené nahor, ako u moderných bahniakov a axolotls,

Prevrátením pikayi sa zmenila aj orientácia svalových skupín, ktoré sa spájajú a vytvárajú vlnu. Tieto svaly, nazývané myoméry, sú výrazným znakom u stavovcov. V novej polohe piky je najsilnejší ohybový bod týchto svalov pozdĺž chrbta, čo platí aj pre usporiadanie myomérov u iných stavovcov.

„To robí Piceove pohyby konzistentné s pohybmi, ktoré vidíme v moderných strunatcoch,“ povedal Mussini.

Predpokladaná krvná cieva Pikaia bola tiež anatomicky záhadná, pretože jej chýbali vetvy nachádzajúce sa v krvných cievach stavovcov.

„Je to jedna línia, ktorá prechádza väčšinou tela až k hlave, kde sa rozdelí na dve časti a zmení sa na chápadlá,“ povedal Mussini.

Dôležitou súčasťou pri identifikácii štruktúry ako nervovej šnúry bola fosilizácia nervového systému u iných zvierat z obdobia kambria (Pred 541 miliónmi až 485,4 miliónmi rokovMussini povedal, že všetkých týchto 100 asteroidov bolo objavených v poslednom desaťročí.

„Lepšie rozumieme tomu, ako fosílizujú nervové povrazy a iné tkanivá, pretože sme mali také šťastie, že sme našli niektoré kambrické nervové systémy zachované v iných ložiskách,“ povedal, „než väčšina čínskych fosílií, ktoré boli objavené v minulosti. „Niektoré vyšli na svetlo v priebehu rokov.“

Mnohé z týchto fosílií boli článkonožce – bezstavovce s exoskeletom – spolu so živými príbuznými, ako sú hmyz, pavúkovce a kôrovce; Porovnanie fosílií s modernými článkonožcami pomohlo paleontológom identifikovať zachované vnútorné tkanivá. Mussini povedal, že príkladom toho je fosílny exemplár kambrického článkonožca Molliconia, ktorý vykazoval porovnateľnú organizáciu mozgu so živými pavúkmi, škorpiónmi a podkovičkami.

Hoci neexistujú žiadne živé analógy pre Pikaia, údaje o fosílnych článkonožcoch poskytli vedcom podrobnejší referenčný rámec pre nervovú šnúru Pikaia. Rovnako ako iné fosílne nervové tkanivá, nervová šnúra v Pikaia bola tmavo sfarbená, bohatá na uhlík a relatívne krehká v porovnaní s inými skamenenými tkanivami.

Maillat uviedol, že tento nervový povraz potvrdzuje Pikayov status ako strunatca a stavia ho „na základe tradičných strunatcov“.

Mussini povedal veľa o Piceovej anatómii zostáva záhadou, ale pohľad na ňu z novej perspektívy môže priniesť nové informácie o jej charakteristikách.

„Mnohé z týchto detailov vyšli najavo až za posledných 10 alebo 12 rokov,“ povedal Mussini. „Autorom článku z roku 2012 by sa určite dalo odpustiť, že tieto detaily neuviedli do rozhovoru, keďže ide o prebiehajúcu prácu.“

Mindy Weissberger je vedecká spisovateľka a mediálna producentka, ktorej práce boli publikované v časopisoch Live Science, Scientific American a How It Works.