Раннекембрийские микрофоссилии сохранили мускулатуру интроверта циклонейралий

Международная группа исследователей под руководством профессора Чжан Хуацяо из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук сообщила об открытии исключительных микрофоссилий раннего кембрия (около 535 млн лет назад), сохранивших мускулатуру интроверта циклонейралий — группы животных, включающей круглых червей, волосатиков, приапулид и многих других.

Это открытие даёт новое понимание строения мягких тканей раннекембрийских циклонейралий, которые тесно связаны с членистоногими — наиболее успешными животными на Земле.

Исследование опубликовано в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Надтип Ecdysozoa включает самых разнообразных билатерально-симметричных животных. Он содержит Scalidophora (Kinorhyncha, Loricifera, Priapulida), Nematoida (Nematoda, Nematomorpha) и Panarthropoda (Tardigrada, Onychophora, Arthropoda). Scalidophora и Nematoida составляют Cycloneuralia, монофилия которой оспаривается.

Первые однозначные ископаемые остатки экдизозоев появились в раннем фортунийском веке (около 535 млн лет назад) и представлены таксоном тотальной группы экдизозоев Saccorhytus и несколькими видами кроновой группы циклонейралий. Однако сохранность фортунийских экдизозоев ограничена кутикулярными покровами, без сохранения лабильных внутренних тканей (например, мышц или нервной ткани), что затрудняет понимание их функциональной морфологии и эволюционной значимости.

В этом исследовании учёные описали три фосфатизированных миллиметровых образца из раннефортунийской формации Куанчуаньпу (около 535 млн лет назад) в Китае. Один образец (NIGP179459) сохранился лучше и состоит из пяти последовательно увеличивающихся колец, соединённых 19 радиальными и 36 продольными структурами. Кольца были в разной степени сжаты, что указывает на их гибкость при жизни.

Первое кольцо отделено промежутком от остальных четырёх более крупных колец и расположено почти в одной плоскости с центром второго кольца или чуть апикальнее него. Радиальные структуры соединяют первое кольцо с третьим, тогда как продольные структуры простираются от третьего кольца за пределы пятого. Некоторые продольные структуры приобретают более волокнистый вид текстуры к абапикальному концу. В реконструкции второе–пятое кольца коаксиально сложены и образуют апикально усечённый конус с гексарадиально расположенными внутренними продольными структурами.

Основываясь на характере расположения, волокнистой текстуре и предполагаемой гибкости, кольца, а также радиальные и продольные структуры были интерпретированы как окаменевшие мышцы. Сохранившаяся мускулатура состоит из четырёх групп мышц: внутренней кольцевой, четырёх наружных кольцевых, 19 радиальных и 36 продольных мышц. Эта сложная топология отличается от мускулатуры стенки тела базальных животных, таких как стрекающие или гребневики, и, вероятно, представляет мускулатуру билатериальных животных.

Гексарадиальная симметрия, создаваемая расположением продольных мышц, позволяет провести сравнение со скалидофорами, чей интроверт проявляет радиальную симметрию как внешне (например, продольные ряды скалид расположены радиально), так и внутренне (например, продольные мышцы расположены радиально). Учитывая сходство со скалидофорами, исследователи интерпретировали образец NIGP179459 как переднюю мускулатуру интроверта.

Авторы интерпретировали второе–пятое кольца как кольцевые мышцы стенки тела, а 36 продольных структур — как продольные мышцы стенки тела. Кольцевые и продольные мышцы стенки тела образуют мышечную сетку. Поскольку подобная мышечная сетка стенки тела присутствует у приапулид, но отсутствует у лорицифер и киноринх, было высказано предположение, что образец NIGP179459 принадлежит приапулидам. Учитывая, что интроверт приапулидного типа мог быть характерен для последнего общего предка Scalidophora, также возможно, что образец NIGP179459 принадлежит тотальной группе Scalidophora.

Принадлежность NIGP179459 к тотальной группе скалидофор дополнительно подтверждается первым кольцом и радиальными структурами. Исследователи интерпретировали первое кольцо как кольцевую мышцу интроверта, а 19 радиальных структур — как ретракторы кольцевой мышцы интроверта. Кольцевая мышца интроверта присутствует у лорицифер, киноринх и личинок приапулид на стадии вылупления, тогда как ретракторы кольцевой мышцы интроверта есть у киноринх и личинок приапулид на стадии вылупления.

Кроме того, у образца NIGP179459 отсутствуют ротовой конус и мышцы, связанные со скалидами, которые обычны для лорицифер и киноринх. Таким образом, совокупность данных указывает на принадлежность к тотальной группе скалидофор, возможно, связанной с приапулидами.

Скалидофоры, представленные образцом NIGP179459, имели миллиметровые размеры и интроверт с гексарадиально расположенными скалидами, которым соответствуют гексарадиально расположенные внутри пучки продольных мышц стенки тела. Эта мускулатура могла управлять выворачиванием интроверта и, таким образом, облегчать передвижение и питание.

Отсутствие длинных ретракторов интроверта указывает на то, что эти животные, возможно, имели очень ограниченную способность втягивать интроверт, в отличие от современных скалидофор, у которых есть длинные ретракторы интроверта, позволяющие полностью его втягивать.