Доисторическое «социальное дистанцирование»: брахиоподы, жившие 436 миллионов лет назад, использовали щетинки, чтобы не теснить соседей

Понимание пространственного распределения древних организмов – ключевая задача палеоэкологии, однако прямые свидетельства использования доисторическими существами особенностей своего тела для регулирования дистанции между особями долгое время оставались недоступными для изучения. Недавно китайские ученые обнаружили первое подобное доказательство: брахиоподы возрастом около 436 миллионов лет, обитавшие в раннем силурийском периоде, применяли крошечные структуры, напоминающие щетинки (сеты), для поддержания упорядоченного, «шахматного» расположения, обеспечивая достаточное пространство для их процветания на дне древнего моря.

Результаты исследования, опубликованные в журнале PNAS, были получены исследовательской группой под руководством профессоров Хуан Бина и Жун Цзяюя из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук. Они изучили окаменелые останки Nucleospira calypta, вида плеченогих моллюсков, найденные в отложениях регионов Тунцзы и Женьхуай провинции Гуйчжоу.

Брахиоподы – морские животные с раковинами, некогда доминировавшие в палеозойских океанах, оставили после себя прекрасно сохранившиеся окаменелости, демонстрирующие не только их раковины, но и тончайшие щетинки. Эти гибкие структуры, расположенные по краю мантии брахиопод, редко встречаются в ископаемом виде, особенно в породах после кембрийского периода, из-за их малого размера (около 20 микрометров в диаметре, тоньше человеческого волоса).

Для выяснения механизма сохранения щетинок на протяжении 436 миллионов лет, команда использовала современные методы визуализации: сканирующую электронную микроскопию (СЭМ), рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) и микрокомпьютерную томографию. Было установлено, что сохранность щетинок обеспечивалась уникальным процессом: первичной быстрой минерализацией пиритом в бескислородной среде, с последующим покрытием кальцитом при снижении кислотности в океане. Эта двойная защита предохранила их от разрушения и гниения, даже после трансформации пирита в оксиды железа.

Подтвердив принадлежность находок к брахиоподам, исследователи перешли к изучению популяции в целом. Используя методы пространственного анализа, включая метод ближайших соседей и полигоны Тиссена, они установили, что расположение брахиопод не было случайным. Вместо этого, они формировали упорядоченную структуру, напоминающую шахматную доску, что указывает на активное регулирование межличностного пространства.

Исследователи выявили чёткую математическую закономерность: среднее расстояние между брахиоподами составляло 1,5-2 длины их щетинок. Как этим, казалось бы, неподвижным существам это удавалось? В отличие от некоторых брахиопод, у Nucleospira calypta отсутствовала ножка (педикулюс), а раковина была гладкой и дискообразной. Эти особенности позволяли им медленно, миллиметр за миллиметром, скользить под действием течения или за счёт незначительных движений тела.

При сближении двух особей происходило соприкосновение их вытянутых щетинок, что со временем приводило к постепенным изменениям в расположении. В результате формировалась стабильная структура, минимизирующая конкуренцию – критический фактор для фильтраторов, нуждающихся в пространстве для захвата пищи.

«Впервые мы напрямую связали конкретную анатомическую особенность – эти крошечные щетинки – со статистически значимым пространственным паттерном в ископаемом материале», – отмечают исследователи. Данное исследование представляет собой редкое свидетельство того, что древние сообщества формировались не только под воздействием случайности или окружающей среды, но и в результате биологических взаимодействий: организмы использовали свои тела для освоения пространства.