Эволюция сбилась с курса: мозг древнего существа перевернул науку

Пауки и их родственники населяют Землю уже сотни миллионов лет. До недавнего времени считалось, что их путь начался с выхода на сушу: дескать, именно тогда и началась их настоящая эволюционная экспансия. Но новое исследование, опубликованное в Current Biology, опровергает эту теорию. Оно указывает на то, что предки паукообразных, возможно, развивались в морской среде — и гораздо раньше, чем полагали учёные.

"Мозг паукообразных не похож ни на один другой мозг на этой планете", — отметил нейробиолог из Аризонского университета Николас Штраусфельд.

Открытие стало возможным благодаря уникальной окаменелости кембрийского животного Mollisonia symmetrica, возрастом более 500 миллионов лет. И хотя эта форма давно известна палеонтологам, только теперь с помощью современных технологий исследователям удалось заглянуть внутрь её мозга.

Морской предок на паучьей ветви

До сих пор Mollisonia считалась представителем базальных хелицеровых — группы, из которой позже вышли мечехвосты. Однако новое исследование показало, что её нейронные структуры намного ближе к современным паукам, чем к их предполагаемым морским родственникам.

"Ранее считалось, что паукообразные начали развиваться уже на суше, но данные Mollisonia говорят об обратном", — сказал Штраусфельд.

Анализ нервной системы показал: у Mollisonia был несегментированный мозг, от которого отходили короткие нервы к клешневидным придаткам — напоминающим клыки современных пауков. Вдоль тела находились симметричные ганглии — сегментированные нервные центры, отвечающие за управление движением конечностей. Эта анатомическая схема поразительно напоминает строение нервной системы у современных паукообразных.

Мозг, "развёрнутый" назад

Самой необычной находкой стало расположение мозга Mollisonia. У большинства членистоногих — насекомых, ракообразных, мечехвостов — мозг организован в определённой ориентации. У Mollisonia же он оказался "зеркально развёрнутым" — такой тип характерен исключительно для паукообразных.

"Это как если бы привычный мозг Limulus был перевёрнут, и мы наблюдали его структуру в теле древнего паука", — пояснил Штраусфельд.

По мнению соавтора исследования из Королевского колледжа Лондона Фрэнка Хирта, такая организация мозга упростила бы связь между управляющими центрами и двигательными цепями — обеспечивая паукообразным их знаменитую точность и молниеносность движений.

Из океана на сушу — не наоборот

Если Mollisonia действительно является сестринской группой современных паукообразных, это меняет эволюционную картину. Вместо того чтобы выйти на сушу и только потом диверсифицироваться, паукообразные могли эволюционировать уже в морской среде, обладая характерными для группы признаками задолго до того, как освоили сушу.

"Первые паукообразные вполне могли быть морскими хищниками, которые позже адаптировались к жизни на суше", — предполагает Штраусфельд.

По его мнению, эти существа могли выйти на берег вслед за древними многоножками и насекомыми, охотясь на них. Это, в свою очередь, могло стимулировать появление у насекомых способности к полёту как механизма спасения от новых хищников.

"Если за вами гонится паук — крылья становятся отличным решением", — с улыбкой добавил Штраусфельд.

Ископаемое, изменившее контекст

Чтобы подтвердить свои выводы, исследователи не только анализировали анатомию Mollisonia, но и провели статистическое сравнение 115 нейронных и морфологических признаков среди как вымерших, так и современных членистоногих. По результатам анализа Mollisonia оказалась ближайшим родственником паукообразных — таких как скорпионы, фаланги, сенокосцы и кнутохвосты.

Эта связь подтверждается множеством признаков: от организации мозга до структуры конечностей. Именно благодаря этому ряду совпадений исследователи исключили вероятность параллельной эволюции, при которой похожие черты могли возникнуть независимо.

"То, что мы нашли у Mollisonia, — это не случайное сходство. Это чёткая анатомическая родословная", — заявил соавтор исследования Дэвид Эндрю.

Проблема в том, что другие подобные окаменелости не сохранились в таком хорошем состоянии. Нервная ткань разрушается слишком быстро, и лишь редкие находки вроде этой позволяют заглянуть в прошлое настолько глубоко. Тем не менее, если у других древних форм была такая же организация мозга, это значит, что паукообразные начали развиваться гораздо раньше, чем считалось, и уже в кембрийском океане готовили почву для своего будущего господства на суше.

Уточнения

Биологи́ческая эволю́ция — естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.