Изчезнали същества запълват озадачаваща празнина във вкаменелостите

Художествени реконструкции на юнанозои от камбрийските организми Chengjiang показват фарингеални скелети, подобни на кошници. Кредит: Dinghua Yang

Изследванията разкриват юнанозоите като най-старите известни стволови гръбначни животни.

Новите открития отговарят на въпроси във вкаменелостите.

Смущаващата празнина във вкаменелостите, която би обяснила еволюцията на безгръбначните в гръбначни, отдавна озадачава учените. Гръбначните животни споделят уникални характеристики, като гръбначен стълб и череп, и включват риби, земноводни, влечуги, птици, бозайници и хора. От друга страна, безгръбначните са животни, които нямат гръбначен стълб.

Еволюционният процес, който е накарал безгръбначните да се превърнат в гръбначни – и как са изглеждали тези ранни гръбначни – е бил мистерия за учените от векове.

Екип от учени сега е провел проучване на юнанозои, изчезнали същества от ранния камбрийски период (преди 518 милиона години), и е открил доказателства, че те са най-старите известни гръбначни животни, подобни на стъбла. Стволови гръбначни животни е термин, отнасящ се до тези изчезнали гръбначни животни, но те са тясно свързани с живите гръбначни животни.

Учените от Нанкинския институт по геология и палеонтология, Китайската академия на науките и Нанкинския университет публикуваха откритията си на 7 юли 2022 г. в списанието. науки.

Стволови гръбначни Yunanozoan. Кредит: Fangchen Zhao

През годините, докато изследователите са изучавали как са еволюирали гръбначните животни, основният фокус на изследванията са били фарингеалните дъги. Това са структурите, които произвеждат части от лицето и шията, като мускули, кости и съединителна тъкан. Учените са предположили, че фарингеалната дъга се е развила от несвързана хрущялна пръчка в предците на гръбначните животни, като хордовите, близък роднина на безгръбначните на гръбначните. Въпреки това, дали такава анатомия наистина е съществувала при древните предци, не е известно със сигурност.

В опит да разбере по-добре ролята на фарингеалната дъга при древните гръбначни животни, изследователският екип проучи вкаменелостите на гръкозанските мекотели, намерени в провинция Юнан, Китай. Години наред изследователите са изучавали янозои с различни заключения за това как да тълкуват анатомията на създанието. Афинитетът на юнанозоите се обсъжда в продължение на почти три десетилетия, като множество публикувани научни статии подкрепят различни мнения, включително четири в нрав природа И на науки.

Изследователският екип се зае да изследва новосъбраните фосилни проби от юнанозои по неизследвани досега начини и да проведе анатомично и инфраструктурно изследване с висока разделителна способност. 127-те проби, които изследваха, съдържат добре запазени въглеродни остатъци, които позволиха на екипа да извърши ултраструктурни наблюдения и подробни геохимични анализи.

Екипът прилага рентгенова микроскопия, сканираща електронна микроскопия, трансмисионна електронна микроскопия, Раманова спектроскопия, инфрачервена спектроскопия с трансформация на Фурие и енергийно-дисперсионна рентгенова спектроскопия към фосилните образци. Тяхното изследване потвърди по много начини, че юнанозоите имат клетъчни хрущяли във фаринкса, характеристика, считана за специфична за гръбначните. Констатациите на екипа подкрепят, че юнанозоите са подобни на стъбла гръбначни животни. Резултатите от изследването им показват, че гърците са най-старите и примитивни роднини на гръбначните животни от коронната група.

По време на своето проучване екипът отбеляза, че всичките седем фарингеални дъги във вкаменелостите на юнанозоите са подобни една на друга. Всички скоби имат подобни на бамбук летви и струни. Всички съседни дъги са свързани с дорзални и вентрални хоризонтални пръти, които образуват кошница. Подобният на кош фарингеален скелет е характеристика, която се среща днес при живи риби без челюст, като миноги и миголи.

Има два типа фарингеални скелети – подобни на кошнички и изолирани видове – при камбрийските и живите гръбначни животни. Това означава, че формата на фарингеалните скелети има много по-сложна ранна еволюционна история, отколкото се смяташе досега, каза Тиен Цинги, първи автор на изследването, от университета Нанкин и Института по геология и палеонтология Нанкин, Китайската академия на науките.

Техните изследвания предоставиха на екипа нови прозрения за детайлните структури на фарингеалните дъги. Новите анатомични наблюдения, които екипът направи в своето изследване, подкрепят еволюционната позиция на йонозоите в самата основна част от дървото на живота на гръбначните животни.

Справка: „Основна структура разкрива скелет на гръбначни животни от предци в юнанозои“ от Qingyi Tian, ​​​​Fangchen Zhao, Han Zeng, Maoyan Zhou и Baoyu Jiang, 7 юли 2022 г., наличен тук. науки.
DOI: 10.1126 / science.abm2708

Изследователският екип включва Chengyi Tian от университета в Нанкин (NJU) и Института по геология и палеонтология в Нанкин, Китайската академия на науките (NIGPAS). Fangchen Zhao и Han Zeng от NIGPAS; Maoyan Zhu от NIGPAS и Университета на Китайската академия на науките; и Baoyu Jiang от NJU.

Това изследване е финансирано от Програмата за стратегически приоритетни изследвания (B) на Китайската академия на науките и Националната научна фондация на Китай.