Vědci tvrdí, že srdce slavné fosílie odhaluje naše nejstarší předky obratlovců

Přihlaste se k odběru vědeckého zpravodaje CNN Wonder Theory. Prozkoumejte vesmír se zprávami o fascinujících objevech, vědeckém pokroku a dalších.

CNN
—

Vyhynulý stuhovitý mořský tvor, zhruba velikosti lidské ruky, byl jedním z prvních zvířat, u kterých se vyvinuly předchůdci páteře. Vědci nedávno identifikovali nervovou šňůru zvířete pomocí otočení vzhůru nohama. Obrátili její fosilie vzhůru nohama.

Paleontolog Charles Doolittle Woolcott Poprvé objevil fosilie piky v ložiskách Burgess Shale v Britské Kolumbii, pocházejících z doby před 508 miliony let, a popsal ho v tezi z roku 1911. Zvíře bylo asi 16 cm dlouhé a mělo ploché, šlachovité tělo a malé hlava, opatřená drápy a lemovaná nozdrami vnější. Tyto nohy byly původně považovány za základní, takže zvíře bylo umístěno tak, aby tyto struktury směřovaly dolů.

V roce 2012, po desetiletích studia fosilií Pikaia, výzkumníci objevili… popsaný Jejich zkamenělé vnitřní struktury jsou zobrazeny velmi podrobně. Identifikovali dlouhou nit blízko břicha jako krevní cévu a nazvali trojrozměrnou strukturu ve tvaru klobásy, která se táhla po hřbetě zvířete, dorzálním orgánem, který se možná používá k vnitřní podpoře, i když se tento orgán anatomicky lišil od všeho, co bylo vidět na fosílie Nebo v živých organismech. zvířata.

Nejnovější analýza zkamenělin Pikaia, kterou provedl jiný tým vědců, byla zveřejněna 11. června v časopise Současná biologieTento pohled a všechny další předchozí studie o Pikaii staví na hlavu.

Podle vědců předchozí anatomické interpretace umístily zvíře na špatnou stranu nahoru. Takzvaný hřbetní orgán se skutečně nacházel v břiše a sloužil jako střeva Pikaia. Předpokládaná krevní céva byla nervová šňůra, rys spojený se skupinou zvířat známou jako strunatci v kmeni Chordata.

Všichni strunatci, jako jsou obratlovci, úhořovi podobní chameleoni, kotlíky nebo mořské stříkačky, mají v určitém okamžiku svého života pružnou, tyčovitou nervovou strukturu zvanou notochord na zádech.

Pikaia byla původně považována za červa, ale později byla povýšena na raný typ strunatců, založený na vlastnostech, jako jsou tvary určitých svalů a poloha řitního otvoru. Odborníci si ale nebyli jisti, kam přesně pikaea v rodokmenu strunatců patří.

S popisem nervového provazce lze nyní pikaea považovat za součást zakládající linie všech strunatců, ačkoli dnes již neexistují žádní přímí potomci, uvedli autoři studie.

Evoluční biolog řekl, že srdce pikaiah „hodně věci objasňuje“. Dr. John Mallat, klinický profesor na University of Idaho. Mallat, který nebyl zapojen do nového výzkumu, publikoval článek o Pikaya V roce 2013-Pracujte z pevné (a hlavou dolů) polohy těla.

Při zpětném pohledu byla pravda „skrytá na očích“, řekl Mallat, a obrácení řeší otázky, proč se údajná vaskularita Pikaia a dorzální struktura střetávaly s ustálenými anatomickými rysy u jiných strunatců.

„Picaya se najednou stal méně podivným,“ řekl.

Přehodnocení cesty, kterou Pikaya šel, začalo před lety se spoluautorem nové studie, Dr. Jacob Venterřekl hlavní autor studie, lektor makroevoluce na University of Bristol ve Spojeném království Giovanni MusiniVýzkumný pracovník a kandidát na doktorát na katedře věd o Zemi na University of Cambridge ve Velké Británii.

Mosini řekl CNN, že existuje řada důvodů, proč přehodnotit předchozí interpretace fosilií. Za prvé, byla tu záhada toho, co si vědci mysleli, že je umístění hřbetního orgánu. Jeho poloha – blízko toho, co má být Pikaiina záda – zřejmě vylučuje možnost, že by orgánem bylo střevo.

Jakmile však byla pikaya obrácena vzhůru nohama, umístění orgánu a jeho rysy dávaly anatomicky větší smysl. Rozšířil se a rozšířil se do hltanu zvířete, což je oblast hrdla, kde se střeva obvykle připojují k ústům. Jejich trojrozměrný stav lze vysvětlit přítomností chemicky reaktivních tkání, které jsou charakteristickými znaky střeva. V jiných fosiliích Burgess Shale hojné ionty a reaktivní sloučeniny, které se normálně nacházejí ve střevní tkáni, způsobují, že trávicí struktury mineralizují rychleji než zbytek těla, čímž si zachovávají více svých původních tvarů. Struktury uvnitř Pikaiina orgánu jsou podle studie pravděpodobně zbytky spolknutého jídla.

U obrácené piky jsou vnější žábry, které dříve směřovaly dolů, nyní skloněny nahoru, stejně jako vnější žábry u moderních mudskipperů a Mořští ježci.

Překlápění picaya také změnilo směr svalových skupin, které se spojují ve formě vlny. Tyto svaly se nazývají svaly a jsou základním znakem obratlovců. V novém držení Pikaia je nejsilnější bod ohybu těchto svalů podél jeho zad, což platí i pro uspořádání pažních svalů u jiných zvířat s páteří.

„Díky tomu je Pikaiovo hnutí konzistentní s tím, co vidíme u moderních strunatců,“ řekl Mosini.

Předpokládané krevní cévy Pikaie byly také anatomicky záhadné, protože postrádaly větve, které se obvykle nacházejí v krevních cévách obratlovců.

„Je to jedna linie, která prochází většinou těla až k hlavě, kde se rozvětvuje do těchto dvou pásů v chapadlech,“ řekl Mosini.

Důležitou součástí rozpoznání struktury jako nervového provazce byly fosilizované nervové systémy u jiných zvířat z období kambria (před 541 miliony až 485,4 miliony letMosini dodal), který byl objeven během posledního desetiletí.

„Lépe rozumíme tomu, jak fosilizují nervové provazce a další tkáně, protože jsme měli to štěstí, že jsme našli značný počet kambrických nervových systémů zachovaných v jiných nalezištích, většinou z čínských fosilií, které se objevily v posledních letech,“ řekl. . Pár let.“

Mnoho z těchto fosilií byli členovci – bezobratlí s exoskelety – a měli žijící příbuzné, jako je hmyz, pavouci a korýši. Porovnání fosilií s moderními členovci pomohlo paleontologům identifikovat zachované vnitřní tkáně. Jedním z příkladů, řekl Mosini, je fosilní exemplář kambrického členovce Mollisonia, který vykazoval organizaci mozku podobnou té, která se vyskytuje u žijících pavouků, štírů a krabů v podkovách.

Ačkoli neexistují žádné žijící protějšky k Pikaii, údaje o fosilních členovcích poskytly vědcům podrobnější referenční rámec pro nervovou šňůru Pikaia. Stejně jako jiná zkamenělá nervová tkáň byla nervová šňůra v Pikaia tmavá, bohatá na uhlík a relativně křehká ve srovnání s jinou zkamenělou tkání.

Tato nervová šňůra posiluje Pikaiův status jako strunatců a staví jej „do značné míry na základnu toho, co bychom považovali za klasického strunatce,“ řekl Mallat.

Mnoho z anatomie Pikaia zůstává záhadou, řekl Mosini, ale pohled na ni z nového úhlu by mohl nabídnout nový pohled na její záhadnou řadu funkcí.

„Mnoho z těchto detailů vyšlo najevo až za posledních 10 nebo 12 let,“ dodal Mosini. „Autoři článku z roku 2012 by se jistě dalo odpustit, že tyto detaily v rozhovoru neuvedli, protože se na něm pracuje.“

Mindy Weisberger je vědecká spisovatelka a mediální producentka, jejíž práce se objevily v Live Science, Scientific American a How It Works.