Fosila de larvă veche de 520 de milioane de ani dezvăluie originile artropodelor

O mulțime de lobopode –

Dezvoltarea timpurie a artropodelor iluminată de o fosilă microscopică.

În urmă cu aproximativ jumătate de miliard de ani, în ceea ce este acum provincia Yunnan din China, o larvă minusculă a fost prinsă în noroi. Sute de milioane de ani mai târziu, după ce noroiul devenise de mult șisturile negre ale formațiunii Yuan’shan, larva a ieșit din nou la suprafață, o capsulă a timpului păstrată cu meticulozitate, care avea să descopere mai multe despre evoluția artropodelor.

Youti yuanshi abia se vede cu ochiul liber. Aproximativ de dimensiunea unei semințe de mac, este păstrat atât de bine încât exoscheletul său este aproape complet intact și chiar și conturul a ceea ce au fost cândva organele sale interne pot fi văzute prin lentila unui microscop. Cercetătorii de la Universitatea Durham care l-au examinat au putut vedea trăsăturile artropodelor antice și moderne. Unele dintre aceste caracteristici le-au spus cum strămoșii mai simpli, mai asemănătoare viermilor, ai artropodelor vii au evoluat în organisme mai complexe.

Echipa de cercetare a mai constatat că Y. yuanshi, care a existat în timpul exploziei cambriene (când majoritatea grupurilor de animale principale au început să apară în înregistrarea fosilelor), are anumite caracteristici în comun cu artropodele existente, cum ar fi crabii, viermii de catifea și tardigradele. „Poziția evolutivă profundă a Youti yuanshi… iluminat[es] modificările anatomice interne care au propulsat ascensiunea și diversificarea [arthropods]”, au spus ei într-un studiu publicat recent în Nature.

Pe dinăuntru în afară și pe dinafară înăuntru

În timp ce multe fosile conservate în medii noroioase, cum ar fi formațiunea Yuan’shan, sunt aplatizate prin compresie, Y. yuanshi a rămas tridimensional, făcându-l mai ușor de examinat. Deci cum arăta exact această larvă la exterior și la interior?

Echipa de cercetare ar putea spune imediat asta Y. yuanshi a fost un lobopodian. Lobopodienii sunt un grup de artropode dispărute, cu corpuri lungi și picioare stupoase, sau lobopode. Există o pereche de lobopode în mijlocul fiecăruia dintre cele douăzeci de segmente ale sale, iar aceste segmente devin progresiv mai scurte din față spre spate ale corpului. Deși țesutul moale nu a fost păstrat, contururile sferice sugerează un ochi pe fiecare parte a capului, deși nu se știe dacă aceștia erau ochi compuși. Această creatură avea un stomodeum – precursorul unei guri – dar fără anus. Ar fi trebuit să ia mâncare și să arunce deșeurile prin gură.

Youti yuanshi are o cavitate, cunoscută sub denumirea de cavitate perviscerală, care înconjoară conturul unui tub despre care se crede că a fost cândva intestinul. Intestinul creaturii se termină fără deschidere, ceea ce explică lipsa anusului. În interiorul fiecărui segment, există o pereche de goluri spre mijloc. Cercetătorii cred că acestea sunt dovezi ale glandelor digestive, mai ales după ce le-au comparat cu glandele digestive din fosilele altor artropode din aceeași epocă.

Un inel din jurul gurii larvei a fost odată un inel nervos circumoral, care se conecta cu nervii care se extind până la ochi și anexele din primul segment. În capul său este un gol care conținea creierul. Forma acestei camere goale oferă o perspectivă asupra modului în care a fost structurat creierul. Din ceea ce cercetătorii au putut vedea, creierul Y. yuanshi avea porțiune frontală în formă de pană, iar restul creierului a fost împărțit în două secțiuni, așa cum demonstrează conturul unei membrane între ele.

Cum, pe atunci și acum

Având în vedere caracteristicile sale fizice, cercetătorii cred că Y. yuanshi prezintă caracteristici atât ale artropodelor dispărute, cât și ale celor existente. Unele sunt caracteristici ancestrale prezente la toate artropodele, vii și dispărute. Altele sunt caracteristici ancestrale care ar fi putut fi prezente la artropode dispărute, dar sunt prezente doar la unele artropode vii.

Printre caracteristicile prezente la toate artropodele de astăzi se numără protocerebrum; precursorul său evolutiv a fost inelul nervos circumoral prezent în Y. yuanshi. Protocerebrumul este primul segment al creierului artropodelor, care controlează ochii și anexele, cum ar fi antenele la viermii de catifea și părțile bucale la tardigrade. O altă caracteristică a Y. yuanshi prezent în artropodele existente și dispărute este sistemul său circulator, care este similar cu cel al artropodelor moderne, în special al crustaceelor.

Lobopodele sunt o caracteristică morfologică a Y. yuanshi care se găsesc acum doar la unele artropode — tardigrade și viermi de catifea. Multe mai multe specii de lobopodieni au existat în timpul Cambrianului. Lobopodienii aveau, de asemenea, un sistem circulator structurat distinct în picioare și în alte anexe, care este cel mai apropiat de cel al viermilor de catifea.

„Arhitectura sistemului nervos informează configurația timpurie a [arthropod] creierul și anexele și organele senzoriale asociate acestuia, clarificând omologiile în întregime [arthropods]”, au spus cercetătorii în același studiu.

Yuti yuanshi se ține încă de unele mistere. Ele au de-a face în principal cu faptul că este o larvă – cum arăta ca adult poate fi doar ghicit și este posibil ca această specie să fi dezvoltat ochi compuși sau clapete pentru înot până la vârsta adultă. Dacă este vorba despre larva unei specii deja cunoscute de lobopode dispărute, este o întrebare deschisă. Poate că răspunsurile sunt îngropate undeva în șistul Yuan’shan.

Natură, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07756-8