Аннотация:
Новое исследование показывает, что процесс перемещения жизни из воды на сушу может быть более сложным, чем считалось ранее, а участвующие в нем виды могут быть более разнообразными. Нанкинский институт геологии и палеонтологии Китайской академии наук совместно с исследователями из Великобритании, США и Испании повторно исследовал ископаемое насекомое с 24 придатками, возраст которого составляет примерно 324 миллиона лет, и обнаружил, что оно может фиксировать ключевой этап перехода насекомого из водной среды к наземной жизни.
Это ископаемое было первоначально обнаружено в Техасе, США, и позже было названо «прекурсор Чоша». В прошлом его классифицировали как древнее ракообразное из-за сегментированных брюшных придатков и других особенностей окаменелости. Исследователи полагают, что предыдущие идентификации в основном основывались на структурах, соответствующих морфологии ракообразных, но игнорировали некоторые чрезвычайно важные характеристики насекомых.
В последнем исследовании международная группа исследователей использовала кросс-поляризованный свет для наблюдения за окаменелостями, что сделало ранее неуловимые структуры более четкими. Исследователи обнаружили, что у него наиболее характерные черты строения тела современных насекомых: три отдельных грудных сегмента и три пары грудных ног. Эта структура тела является основной биологической моделью современных насекомых, которая сохраняется и по сей день.
Однако у этого древнего животного было не только шесть ног. В дополнение к трем парам ног на груди у него также есть девять пар придатков на брюшке, в результате чего их общее количество достигает 24. Эти брюшные придатки не совсем похожи на ноги, используемые для ходьбы по суше, а больше похожи на структуры, приспособленные к жизни в воде, которые могут помогать животным передвигаться в воде или выполнять другие физиологические действия.
Открытие предполагает, что прекурсор Чоша, возможно, сохранил переходную форму, поскольку его род постепенно адаптировался к жизни на суше, говорят исследователи. Цай Чэньян из Нанкинского института геологии и палеонтологии сказал, что это открытие обеспечивает эволюционный мост между водными и наземными организмами. Около 320 миллионов лет назад древние насекомые, жившие на границе воды и суши, постепенно развили новые структуры тела, пригодные для дыхания и передвижения по суше.
По форме окаменелости ученые также определили, что это была взрослая особь женского пола. Длина его тела около 3,2 см, а если хвост полностью вытянут, то длина может приближаться к 5 см.
Место обнаружения окаменелостей, вероятно, находилось на границе воды и суши. Эта переходная среда обитания, возможно, оказала важное влияние на эволюцию животных. Исследователи отметили, что причины этих изменений у животных очень сложны и могут включать такие факторы, как изменение температуры воды, колебания уровня кислорода, нехватка ресурсов и поиск новых экологических ниш.
Поскольку эта линия постепенно адаптировалась к жизни вне воды, 18 придатков, первоначально расположенных на брюшке, постепенно исчезли в течение длительного поколения. Хотя насекомые обычно развиваются быстрее, чем многие другие животные, это изменение все же иллюстрирует долгий и деликатный процесс эволюции: на протяжении миллионов лет эволюция постоянно корректировала биологические инструкции по сборке тел животных, в конечном итоге сформировав шестиногую форму тела, которую насекомые имеют сегодня.
Шестиногая структура, пожалуй, одна из самых успешных конструкций тела, созданных природой. Сегодня насекомые являются самой крупной известной группой животных, и сотни миллионов лет спустя шесть ног остаются одной из их наиболее отличительных особенностей. Согласно статье, опубликованной в 2019 году, в отряде Insecta или экзогнатии зарегистрировано более 1 миллиона видов; вместе с более мелкими эндогнатами, которых насчитывается около 5000 видов, они составляют гексаподы. У насекомых больше видов, чем у всех других известных животных, поэтому любой проект, пытающийся подсчитать всех эукариотов на Земле, такой как Проект «Биогеном Земли», должен уделять много времени и энергии исследованиям насекомых.
С временной точки зрения процесс приземления насекомых, зафиксированный этим ископаемым, был более поздним, чем у позвоночных. Позвоночные животные начали выходить из воды около 385 миллионов лет назад, в девонский период. Однако ранние данные свидетельствуют о том, что беспозвоночные могли появиться примерно за 50 миллионов лет до того, как рыба покинула воду. Новое исследование также напоминает людям, что разные виды могут развивать сходные адаптивные характеристики в результате конвергентной эволюции, даже если их внешний вид и генетическое родство сильно различаются.
В целом история жизни от воды до суши может быть гораздо более запутанной, разнообразной и увлекательной, чем традиционное понимание.
Исследователи также отметили, что насекомым, как правило, уделяется меньше внимания общественности, чем другим животным. Многие насекомые, с которыми люди ежедневно контактируют, кусают людей, загрязняют продукты питания или часто появляются в жилых помещениях. Поэтому насекомых обычно нелегко рассматривать как животных, имеющих самостоятельную жизненную ценность. Кроме того, исследования насекомых сами по себе сложны, и иногда трудно получить достаточную финансовую поддержку для соответствующих научно-исследовательских проектов.
Однако исследования насекомых по-прежнему содержат много важных направлений. Палеоэнтомология – одна из них. Изучая окаменелости насекомых, ученые могут понять историю эволюции жизни на Земле и глубже понять древнюю экологическую среду и процессы адаптации видов.
Соответствующее исследование опубликовано в журнале Nature.
Комментарии