Международная группа исследователей установила причину возникновения пятилучевого строения иглокожих, что долгое время не давало покоя палеонтологам. Ученые проанализировали окаменелые остатки самого древнего (500 миллионов лет) представителя этого типа беспозвоночных, чтобы понять, как сформировался уникальный тип 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, жившего в кембрийский период. Его окаменелость обнаружили в осадочных отложениях в горах Антиатлас в Марокко и определили как новый вид, ставший отправной точкой для всех иглокожих.
Сегодня к этой группе относятся морские звезды, морские ежи, морские лилии, офиуры (змеехвостки) и голотурии (морские огурцы). Для взрослых представителей характерна радиальная симметрия тела, при которой тело, если его вращать вокруг своей оси, будет выглядеть одинаково — как шар, цилиндр или конус.
Такая форма, особенно пятилучевая, резко отличается от двусторонней симметрии, которую демонстрируют большинство видов на земле, включая человека. У нас есть только одна плоскость, делящая тело на левую и правую половины, зеркальные отражения друг друга. Интересно, что у иглокожих радиальная симметрия вторична, поскольку их личинки двусторонне-симметричны (то есть и предки иглокожих были такими). Именно этот эволюционный разрыв не могли объяснить даже генетики.
Ископаемый Atlascystis acantha представляет собой как раз двусторонне-симметричного иглокожего, что и позволило авторам научной работы раскрыть механизмы его развития. Ученые использовали трехмерную визуализацию, анализ роста и передовые филогенетические методы, чтобы реконструировать извилистый эволюционный путь иглокожих.
Исследователи обнаружили, что у их древнего предка было уплощенное, покрытое шипами тело с двусторонней симметрией и двумя скелетными пластинами, похожими на сегодняшние амбулакры у пятилучевых морских ежей или звезд. Это один из узких, обычно вытянутых участков панциря, отходящих радиально ото рта у иглокожих, вдоль которых располагаются нервные тяжи, кровеносные сосуды и каналы водно-сосудистой системы. Эти беспозвоночные используют их для передвижения и питания. Амбулакры послужили главным ориентиром для сравнения организмов, подтвердившим их общее происхождение.
Филогенетический анализ восстановил Atlascystis как наиболее близких к общему предку иглокожих, то есть предков ныне живущих. Анализ роста показал, что он, вероятно, сохранял двустороннюю симметрию на протяжении всей жизни и в течение сотен миллионов лет. Современные же животные демонстрируют ее только в самом начале, по мере взросления принимая пятирукие формы. Одна из возможных причин их развития — редукция определенной области туловища до одной, потом — удвоение оставшейся структуры, выполняющей функцию руки, утроение, а впоследствии появление пяти амбулакров. Почему развились именно пять лучей, по-прежнему остается загадкой.