Палеонтологи нашли недостающее звено в эволюции пауков и скорпионов

Пауки, клещи, скорпионы и мечехвосты захватывают пищу специализированными ротовыми придатками — хелицерами. Биологи давно предполагали, что эти органы развились из многосуставчатых хватательных конечностей кембрийских хищников — мегахейр. Однако науке не хватало переходной формы, которая показала бы механику превращения конечности с несколькими отростками в двупалую клешню.

Рентгеновская микротомография раскрыла секрет

Авторы исследования изучили окаменелости Urokodia aequalis из раннекембрийской биоты Чэнцзян в КНР. Ранее это животное считали близким родственником трилобитов, так как на плоских отпечатках его головные придатки выглядели как гладкие усики-антенны. Чтобы проверить классификацию, ученые применили рентгеновскую микротомографию высокого разрешения.

Построив трехмерные модели, палеонтологи провели виртуальную препаровку: вращали объекты, послойно удаляли породу и разделяли анатомические детали. В оригинальных образцах ротовые придатки были плотно сомкнуты, поэтому исследователи цифровым способом «раскрыли» окаменевшие клешни, чтобы изучить их внутреннее строение.

Четырехсегментный пинцет — промежуточный этап эволюции

Сканирование показало, что «антенны» Urokodia на самом деле представляют собой четырехсегментные пинцеты. Один крупный сегмент образует неподвижную часть клешни, а три остальных срослись вместе, сформировав единый подвижный палец. Такая конструкция служит промежуточным этапом между конечностями мегахейр и классическими хелицерами пауков.

Ранее биологи доказали сходный генетический механизм на современных сенокосцах: искусственное отключение гена dachshund заставляет их суставы срастаться по такой же схеме. Таким образом, эволюция хелицер шла путем плавного слияния и перепрофилирования уже существующих суставов.

На туловище Urokodia томограф зафиксировал двуветвистые ножки с пятью перекрывающимися пластинами (экзитами). Эти структуры являются предшественниками жабр современных мечехвостов, которые используют десятки подобных пластин для подводного дыхания. Дополнительно сканы выявили голову, состоящую из семи слившихся сегментов. Это доказывает, что предки паукообразных сначала объединили передние сегменты тела в головогрудь и только затем начали специализировать конечности для захвата добычи.

Исследование закрыло один из главных пробелов в палеонтологической истории членистоногих. Анатомия Urokodia aequalis проиллюстрировала непрерывную последовательность изменений, ведущих от кембрийских хищников к современным паукам и скорпионам.