Древние конечности трилобитов демонстрируют уникальные способности к передвижению и рытью нор в доисторических морях

Бёрджесские сланцы в Британской Колумбии славятся исключительно хорошо сохранившимися окаменелостями, содержащими отпечатки мягких тканей, включая конечности и пищеварительную систему. В то время как трилобиты часто встречаются в палеонтологической летописи благодаря своему прочному панцирю, сохранность их мягких конечностей – явление редкое и малоизученное. Однако Olenoides serratus, один из наиболее распространённых и хорошо сохранившихся видов трилобитов, найденных в Бёрджесских сланцах, предоставляет уникальную возможность для анализа этих конечностей.

В новом исследовании, опубликованном в журнале BMC Biology, группа учёных под руководством Сары Лоссо, постдокторанта Гарвардского университета, изучила 156 конечностей из 28 окаменелых экземпляров O. serratus. Целью работы было реконструировать особенности движения и функции этих древних членистоногих, а также пролить свет на жизнь одного из самых ранних и успешных животных на планете.

«Восстановить представление о поведении и передвижении ископаемых животных – задача непростая, так как мы не можем наблюдать их в естественной среде обитания, – отмечает Лоссо. – Для этого нам пришлось провести тщательный анализ морфологии большого количества образцов, а также использовать современных представителей фауны в качестве модели для понимания жизни этих древних животных».

Членистоногие обладают конечностями, состоящими из нескольких сегментов, способных к сгибанию и разгибанию. Диапазон движений зависит от степени подвижности каждого сустава в разных направлениях. Сочетание амплитуды движения, формы ноги и сегментов определяет функциональность конечности при ходьбе, захвате и рытье.

Несмотря на отсутствие близкого родства, мечехвосты, обычные обитатели восточного побережья Северной Америки, часто сравниваются с трилобитами. Мечехвосты относятся к другой ветви членистоногих и ближе к паукам и скорпионам, в то время как родственные связи трилобитов остаются предметом дискуссий. Сравнение проводится на основе схожего способа передвижения по морскому дну с использованием членистых конечностей. Однако результаты исследования показали, что сходство между этими двумя группами животных не столь велико, как предполагалось ранее.

В отличие от мечехвостов, чьи конечности специализированы на сгибании и разгибании, что обеспечивает им как питание, так и защиту, конечности O. serratus обладали более простой структурой, но при этом были весьма функциональны.

«Мы обнаружили, что конечности O. serratus имели ограниченный диапазон движения и функционировали преимущественно в дистальной части», – поясняет Лоссо. Несмотря на отличия от способа использования конечностей мечехвостами, Olenoides был способен ходить, рыть, подносить пищу ко рту и даже приподнимать своё тело над дном.

Для визуализации результатов исследования команда создала детализированные цифровые 3D-модели, используя сотни изображений окаменелостей, сохранившихся под разными углами. Трёхмерная реконструкция сплющенных окаменелостей представляла собой сложную задачу.

«Мы опирались на исключительно хорошо сохранившиеся образцы, сопоставляли конечности под разными углами и восполняли недостающие детали, используя родственные окаменелости», – говорит профессор Хавьер Ортега-Эрнандес, старший автор исследования.

Сопоставление формы окаменелых следов с движениями конечностей дало новые сведения о способе передвижения.

«Olenoides serratus мог оставлять следы разной глубины, используя различные движения, – объясняет Лоссо. – Они могли приподнимать своё тело над поверхностью осадочных пород для преодоления препятствий или более эффективного перемещения в условиях быстрого течения».

Кроме того, было установлено, что самцы этого вида обладали специализированными придатками для спаривания, а также жабрами на каждой ноге для дыхания.

Несмотря на то, что известно более 22 000 видов трилобитов, лишь у 0,2 % из них сохранились остатки конечностей. Отсутствие останков не обязательно свидетельствует об отсутствии конечностей у других видов трилобитов. Скорее всего, их мягкие ткани просто редко сохранялись в процессе окаменения. Уникальные условия формирования Бёрджесских сланцев – быстрое захоронение в результате подводных оползней, ограничивавших доступ кислорода, – сыграли решающую роль в сохранении таких мимолётных биологических деталей.

Данное исследование позволяет увидеть более динамичную картину жизни, существовавшей более полумиллиарда лет назад, когда трилобиты, такие как Olenoides serratus, передвигались по морскому дну, используя сложные конечности для рытья и добычи пищи в доисторических морях. Исследование показывает не только то, как они выживали, но и то, как они процветали.

Фото: a. Полный экземпляр с усиками и конечностями (USNM PAL 65510). b. Конечности GSC 34695a с разной степенью сгибания и разгибания. Фото: Сара Р. Лоссо