„Nigdy wcześniej nie widziałem czegoś takiego” – Niezwykła skamielina sprzed 550 milionów lat rozwiązuje paradoks paleontologii

Badania dostarczają nowych informacji na temat wczesnej ewolucji zwierząt.

Naukowcy pod kierownictwem Shuhai Xiao z Virginia Tech odkryli skamieniałość gąbki morskiej sprzed 550 milionów lat, co podkreśla lukę w zapisie kopalnym liczącą 160 milionów lat. Ta skamieniałość, która sugeruje, że wczesnym gąbkom brakowało szkieletów mineralnych, dostarcza nowego wglądu w ewolucję jednego z najstarszych zwierząt i wpływa na sposób, w jaki paleontolodzy poszukują starożytnych gąbek.

Na pierwszy rzut oka zwykła gąbka morska nie wydaje się tajemniczym stworzeniem. Bez mózgu. Brak jelit. Nie ma problemu z tym, że pochodzi sprzed 700 milionów lat. Jednakże przekonujące skamieniałości gąbek pochodzą sprzed zaledwie około 540 milionów lat, pozostawiając w zapisie kopalnym lukę liczącą 160 milionów lat.

W artykule opublikowanym 5 czerwca w czasopiśmie NaturaGeobiolog z Virginia Tech, Shuhai Xiao i jego współpracownicy, donieśli o „utraconych latach” liczącej 550 milionów lat gąbce morskiej i zasugerowali, że nawet starsze gąbki morskie nie wykształciły jeszcze mineralnych szkieletów, co dostarcza nowych kryteriów poszukiwania zaginionych skamieniałości.

Tajemnica zniknięcia gąbek morskich kręci się wokół paradoksu. Szacunki zegara molekularnego, które obejmują pomiar liczby mutacji genetycznych kumulujących się w czasie, sugerują, że gąbki musiały wyewoluować około 700 milionów lat temu. Jednakże w tak starych skałach nie znaleziono żadnych przekonujących skamieniałości gąbek.

Zagadka ta od wielu lat jest przedmiotem dyskusji zoologów i paleontologów.

To najnowsze odkrycie uzupełnia ewolucyjne drzewo genealogiczne jednego z najstarszych zwierząt, wyjaśniając ich wyraźną nieobecność w starożytnych skałach i łącząc kropki z pytaniami Darwina o to, kiedy ewoluowały.

Pionierskie odkrycie Xiao

Xiao, niedawno mianowany członkiem Narodowej Akademii Nauk, po raz pierwszy zobaczył skamieniałość pięć lat temu, kiedy współpracownik przesłał mu zdjęcie okazu wydobytego wzdłuż rzeki Jangcy w Chinach. „Nigdy wcześniej nie widziałem czegoś takiego” – powiedział Xiao, pracownik naukowy College of Science. „Niemal natychmiast zdałem sobie sprawę, że to coś nowego”.

Xiao i jego koledzy z Uniwersytetu w Cambridge oraz Instytutu Geologii i Paleontologii w Nanjing zaczęli jedną po drugiej wykluczać możliwości: brak morskiej bryzy, brak ukwiała, brak koralowca. Zastanawiali się, czy to nieuchwytna starożytna gąbka morska?

Shuhai Xiao, geobiolog z Virginia Tech i jego współpracownicy zgłosili istnienie skamieniałości gąbki morskiej sprzed 550 milionów lat, wypełniając lukę w ewolucyjnym drzewie genealogicznym jednego z najstarszych zwierząt. Zdjęcie: Spencer Coppage dla Virginia Tech. Źródło: Spencer Coppage dla Virginia Tech

W poprzednim badaniu opublikowanym w 2019 r. Zasugerował Xiao i jego zespół Wczesne gąbki nie pozostawiły żadnych skamieniałości, ponieważ nie wyewoluowały zdolności do wytwarzania twardych, przypominających igły struktur, zwanych drzazgami, które charakteryzują dzisiejsze gąbki morskie.

Członkowie zespołu Xiao prześledzili ewolucję gąbek na podstawie zapisu kopalnego. Gdy cofnęli się w czasie, drzazgi gąbek stały się bardziej organiczne i mniej zmineralizowane.

„Jeśli ekstrapolować, pierwsze stworzenia były prawdopodobnie stworzeniami o miękkich ciałach, z całkowicie organicznymi szkieletami i w ogóle pozbawionymi minerałów” – powiedział Xiao. „Jeśli to prawda, byłyby w stanie przetrwać skamieniałość jedynie w bardzo specjalnych warunkach, w których szybka skamieniałość przewyższa rozkład”.

Później w 2019 roku międzynarodowy zespół badawczy Xiao znalazł skamieniałość gąbki zachowaną w takich warunkach: cienką warstwę morskiej skały węglanowej, o której wiadomo, że chroni mnóstwo zwierząt o miękkich ciałach, w tym niektóre mikroorganizmy. Najstarsze mobilne zwierzęta.

„Często tego typu skamieliny giną w zapisie kopalnym” – stwierdził Xiao. „Nowe odkrycie daje wgląd w wczesne zwierzęta, zanim rozwiną się w stałe części”.

Nowe odkrycie skamieniałości i jego konsekwencje

Powierzchnia nowej skamieniałości gąbki jest usiana skomplikowanym układem regularnych pudełek, z których każde jest podzielone na mniejsze, identyczne pudełka.

„Ten specyficzny wzór sugeruje, że nasze skamieniałe gąbki morskie są najbliżej spokrewnione z konkretnym gatunkiem Klasyfikować „Jest wykonany ze szklanej gąbki” – powiedział Xiaoping Wang, badacz ze stopniem doktora w Instytucie Geologii i Paleontologii w Nanjing oraz na Uniwersytecie w Cambridge.

Kolejnym nieoczekiwanym aspektem nowej skamieliny gąbki jest jej rozmiar. „Szukając wczesnych skamieniałości gąbek, spodziewałem się, że będą bardzo małe” – powiedział współpracownik Alex Liu z Uniwersytetu w Cambridge. „Nowa skamielina ma około 15 cali długości i stosunkowo złożony stożkowy plan ciała, co podważa wiele naszych oczekiwań co do wyglądu wczesnych gąbek”.

Chociaż skamielina wypełnia niektóre brakujące lata, dostarcza także badaczom ważnych wskazówek, jak ich szukać, co, miejmy nadzieję, poszerzy w przyszłości wiedzę na temat wczesnej ewolucji zwierząt.

„Odkrycie sugeruje, że pierwsze gąbki mogły być gąbczaste, ale nie szkliste” – powiedział Xiao. „Teraz wiemy, że musimy poszerzyć nasze spojrzenie na poszukiwanie wczesnych gąbek”.

Odniesienie: „Fauna gąbczasta z grupy korony późnego ediakaru” autorstwa Xiaopinga Wanga, Alexandra J. Liu, Zhi Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan, Qi Pang, Quanming Zhou, Shunlai Yuan i Shuhai Xiao, 5 czerwca 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07520-y