Нервная система загадочных ископаемых членистоногих возрастом 520 млн лет оказалась устроена почти в точности так же, как у самых обычных пауков и скорпионов. Похоже, что в этом отношении кембрийский Alalcomenaeus мало чем отличался от своих современных родственников.
Алалкоменеусы считаются одними из самых распространенных кембрийских животных. Около 300 их экземпляров известны из канадских сланцев Берджесс и китайского местонахождения Чэнцзян. Качество китайских образцов оказалось столь высоко, что позволило биологам изучить строение нервной системы этих существ. Так, у образца, с которым работали ученые, прекрасно сохранились шипы, глаза, ганглии и мозг.
Членистоногая семейка
Огромный тип членистоногих обычно делят на две большие группы. К одной из них – хелицеровым — относятся пауки, мечехвосты и скорпионы, а к другой – насекомые, ракообразные и многоножки. Благодаря последним открытиям мы, вероятно, сможем лучше представлять себе процессы, происходившие в самом начале эволюции членистоногих, а также уточнить, на какой ветви их родословного древа должен размещаться класс Megacheira (к которому, кстати, и принадлежит Alalcomenaeus).
«Теперь мы знаем, что центральная нервная система мегахейров очень напоминала современных мечехвостов и скорпионов, – заявил ведущий автор исследования Николас Стросфилд, профессор кафедры неврологии Аризонского университета. – Это означает, что предки пауков жили бок о бок с другими членистоногими еще в раннем кембрии».
Alalcomenaeus представлял собой небольшое, около трех сантиметров длиной, морское животное с сегментированным телом и десятком пар конечностей, позволявших ему плавать или ползать. «Спереди размещалась пара длинных конечностей с ножницеподобными придатками. Это действительно странные структуры, и у нас было много дебатов о том, для чего они нужны и каким современным органам они соответствуют», – рассказал Стросфилд.
По словам научного сотрудника Лондонского музея естественной истории Грега Эджкомба, «ножницы» мегахейров по своему строению являются аналогами шипов пауков и скорпионов, поэтому их и раньше сближали с хелицеровыми. «И те, и другие имеют одинаковый сустав в одном и том же месте, и аналогично располагающиеся подвижные и неподвижные «пальчики» на концах придатков», – пояснил он. Вероятно, Alalcomenaeus использовал свои странные «усы» в качестве хватательных конечностей или сенсорных щупиков.
Образы окаменевших нервов
Чтобы ознакомиться с устройством нервной системы кембрийских мегахейров, ученым пришлось прибегнуть к компьютерной томографии, все чаще использующейся в палеонтологических исследованиях. А для картирования распределения химических элементов – привлечь на помощь технологию лазерного сканирования. Дело в том, что медь или железо довольно часто накапливаются в окаменевших нервных клетках и могут рассказать о том, как именно располагались те или иные участки нервов.
В результате этой работы была получена трехмерная реконструкция окаменевшей нервной системы кембрийского периода. Сравнивая ее контуры с нервными системами мечехвостов и скорпионов, ученые обнаружили, что в основных своих отделах они совпадают. В частности, кишечное отверстие в головном мозге во всех случаях было расположено спереди, а зрительные зоны снаружи и внутри мозга связаны с двумя парами глаз. Кроме того, три ганглия Alalcomenaeus сливаются в единый головной мозг, некоторые другие нервные узлы, расположенные далее в теле, также слиты, подобно другим хелицеровым. У насекомых и ракообразных устройство нервной системы иное – их ганглии расположены дальше друг от друга и соединены длинными нервными стволами наподобие веревочной лестницы.
Хотя находка ископаемых остатков нервных систем является редкой удачей, работа Стросфилда и Эджкомба демонстрирует огромный потенциал таких исследований в дальнейшем. «Изучение древнейших нервных тканей позволяет нам использовать те же инструменты, которые применяются для работы с современными животными, – отметил Эджкомб. – Надеюсь, что таких примеров со временем будет больше».
Нужно больше мозгов
Год назад Стросфилд, Эджкомб и их коллеги уже описывали сохранившийся в ископаемом состоянии мозг живого существа кембрийского периода – Fuxianhuia protensa, показавший неожиданное сходство с мозговым комплексом современных ракообразных.
«Наша новая находка показывает, что членистоногие разделились на две группы еще 520 млн лет назад, а значит – их общий предок отстоит от нас еще дальше во времени. Мы ожидаем новых находок древних животных и надеемся в один прекрасный день описать общего предка всех членистоногих, обладавшего нервной системой изначального типа. Должны же они были от кого-то произойти? Теперь поиск начат», – приводит Live Science слова ученого.
Статья «Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod» доступна на сайте Nature
Сопоставление нервных систем Alalcomenaeus (слева), мечехвоста (в центре) и скорпиона (справа).
