Ile "nóg" mieli starożytni głowonogi? • Alexander Mironenko • Popularne zadania naukowe na temat "Elementów" • Paleontologia

Ile „nóg” mieli starożytni głowonogi?

Znany czeski paleoillustrator Zdenek Burian (1905-1981), w którego obrazach rosło więcej niż jedno pokolenie osób zainteresowanych paleontologią, zawsze bardzo dbał o wizerunek zwierząt kopalnych. Malował swoje obrazy tak, że wygląd wymarłych zwierząt w pełni odpowiadał najnowszym danym naukowym. Dotyczyło to anatomicznych szczegółów struktury tych zwierząt, a nawet ich kolorowania. Oczywiście, według współczesnych koncepcji, niektóre z jego obrazów wyglądają błędnie – po prostu dlatego, że w ciągu ostatnich dziesięcioleci nauka poszła daleko w przyszłość. Pojawiły się nowe odkrycia paleontologiczne i, co ważniejsze, nowe technologie badania zarówno zwierząt kopalnych, jak i współczesnych, rzucając światło na strukturę długo wymarłych organizmów. Sam Zdenek Burian próbował śledzić nowe odkrycia, a gdy jakiś czas po napisaniu zdjęcia pojawiły się nowe dane na temat malowanych na nim zwierząt, Burian stworzył nową wersję obrazu. Przed tobą jest właśnie taki przypadek.

Zadanie

Są to fragmenty dwóch obrazów Zdenka Buriana przedstawiających dno syluru.Lewe zdjęcie zostało napisane w 1942 r., A prawe – w 1951 r. Bohaterami tych obrazach – głowonogi należące do podklasy Nautiloidea. Wybór ten nie jest przypadkowy – nautiloidy były najczęstszymi, dużymi i aktywnymi drapieżnikami na morzach okresu ordowiku i syluru. Na pierwszym planie na obu zdjęciach widzimy te same nautiloides – to jest major Orthoceras z prostym zlewem i obok niego Cyrtocerasnieco mniejszy, z lekko zakrzywionym zlewem. Zygzakowaty wzór pokrywający ich muszle nie jest fantazją artysty, czasem upiera się w skamieniałych muszlach tych mięczaków.

Ale są różnice w przedstawianiu głowonogów na tych zdjęciach. Po lewej stronie nautiloid ma tylko osiem macek, takich jak współczesne ośmiornice lub kalmary, a po prawej wiele innych. Na którym z obrazów, wygląd nautiloidu bardziej odpowiada współczesnym ideom paleontologów?


Wskazówka 1

Na lewym zdjęciu, nautiloid ma tylko 8 macek, jak u współczesnych ośmiornic lub kalmarów, a po prawej jest ich znacznie więcej, jak w nowoczesnym łodziku. To liczba macek jest kluczem do poprawnej odpowiedzi.


Wskazówka 2

Nautiloidy były pierwszymi głowonogami, które pojawiły się w morzach Ziemi, a bardzo niewiele wiadomo o strukturze ich najstarszych przedstawicieli. Na szczęście wszyscy nowocześni głowonogi są potomkami niektórych grup nautofili, a ich badania mogą rzucić światło na strukturę ich odległych przodków. Szczególnie ważne jest badanie rozwoju embrionalnego nowoczesnych głowonogów.


Rozwiązanie

Zdenek Burian zawsze malował swoje obrazy tak, aby wymarłe zwierzęta na nich w pełni odpowiadały współczesnym (w tym czasie) danym naukowym. Ale w przypadku mięczaków głowonogów zawsze było mniej dowodów. Z reguły tylko skorupki pozostają w stanie kopalnym od zewnętrznych skorupowatych głowonogów (nautiloids i ammonoids): tkanki miękkie znikają bez śladu. Znaleziono wiele odcisków ciała kopalnych kałamarnic, ośmiornic i ich rodzin, bez zewnętrznej skorupy, ale nadal nie ma możliwego do zidentyfikowania odcisków nautiloidy lub amonitu do dyspozycji paleontologów. Najwyraźniej sprawa dotyczy pływalności i objętości skorupy: jeśli ciało martwej kałamarnicy może bardzo szybko opaść na dno i zostać zakopane pod warstwami mułu,następnie korpusy mięczaków skorupy zewnętrznej zatonęły dopiero po zalaniu komory powietrznej (fragmocone) ich skorupy, a do tego czasu tkanki miękkie zdążyły się zapaść. Tak czy inaczej, brak znalezisk odcisków ciał nautiloidów doprowadził do tego, że badanie ich współczesnych potomków było praktycznie jedynym źródłem informacji o strukturze ciała tych starożytnych głowonogów.

Trudno teraz powiedzieć, dlaczego artysta po raz pierwszy przedstawił nautiloidom tylko osiem macek, jednak zrozumiałe jest, dlaczego przerysował obraz: w późniejszej wersji liczba macek nautiloidalnych odpowiada liczbie macek ich najbliższych bliskich krewnych – nautilus, który paleontolodzy przez długi czas uważali za "paleontologów" żywe skamieliny ", praktycznie niezmienione od wczesnego paleozoiku (ryc. 2).

Ryc. 2 Tak reprezentowany nautiloid w drugiej połowie XX wieku. Niezależnie od kształtu muszli, wszystkie mają głowę nowoczesnego żaglica. Ilustracja z książki T. H. Rich i wsp., 1997. The Stone Book. Kronika życia prehistorycznego

Nautilusy wyglądają naprawdę prymitywniej niż wszystkie inne współczesne głowonogi. Teraz pozostały tylko dwa rodzaje Nautilus i Allonautilus (Ryc.3) oba należą do rzędu Nautilida z podklasy Nautiloidea. Wśród głowonogów są oni jedynymi właścicielami zewnętrznej skorupy, którzy przetrwali do naszych czasów, podczas gdy we wczesnym paleozoiku, w tym w okresie syluru, wszyscy głowonogi mieli zewnętrzną skorupę (nie ma ośmiornicy ani kałamarnicy z wewnętrzną lub zredukowaną skorupą, a zatem jeszcze nie istniały).

Ryc. 3 Nowoczesne Nautilides: Nautilus (po lewej) i Allonautilus. Zdjęcie z washington.edu

Nautilus ma bardzo prosty mózg i prymitywne (na pierwszy rzut oka) oczy bez soczewki i rogówki, chociaż we wszystkich innych głowonogach soczewka jest dobrze rozwinięta. W przeciwieństwie do większości ich dalekich krewnych – ośmiornic i mątw, które ze względu na swoje zdolności intelektualne nazywa się "naczelnymi morza", nautilus nie wyróżnia się inteligencją i inteligencją. Z powodu tych wszystkich prymitywnych, na pierwszy rzut oka cech współczesnego nautilusa, uważano je za bardzo podobne do najstarszych nautiloidów, a te z kolei były uważane za ten sam nautilus, tylko ze skorupami o bardziej zróżnicowanej formie.

W tym samym czasie współczesne nautilusy różnią się radykalnie od wszystkich innych głowonogów przez liczbę macek: nautilus ma około stu, a pozostałe głowonogi mają 10 lub 8.Przez prawie cały XX wiek paleontolodzy uważali, że skoro samoloty same wyglądają bardzo prymitywnie, ich liczne macki są prymitywną cechą. Oznacza to, że założono, że wszystkie najstarsze głowonogi miały około stu macek. Znajduje to odzwierciedlenie w drugim obrazie Burian.

Ale ostatnio to założenie zostało odrzucone. Japoński biolodzy przeprowadził szczegółową analizę postępów Nautilus zarodków i ich porównanie z zarodkami innych głowonogów wykazały, że początkowo Nautilus położył początki zaledwie dziesięć macek, podobnie jak wszystkich innych współczesnych głowonogów (Sh. Shigeno et al., 2017 Ewolucja głowonogów mięczaków części ciała: Dowody z Nautilus rozwój zarodkowy). Później, podczas embriogenezy, te embrionalne macki zostają zmiażdżone, tak że w chwili wyłonienia się z jaja, mały nautilus ma około stu cienkich macek. Ale początkowo jest ich dziesięć, podobnie jak reszta głowonogów (ryc. 4).

Ryc. 4 Schematyczne przedstawienie embrionów nautilus Nautilus i mątwy Idiosepius. Cyfry rzymskie wskazano podstawy macków. Rysunek z artykułu Sh. Shigeno i wsp., 2008. Ewolucja kompleksu głowonogów przez mięczaki: Dowody z Nautilus rozwój zarodkowy

W konsekwencji, liczne macki nautilus nie są wcale oryginalnym znakiem głowonogów mięczaków, ale ewolucyjnym "wynalazkiem" nautilidów.Ich przodkowie mieli kiedyś tylko 10 macek, jak wszystkie inne głowonogi, które przetrwały do ​​naszych dni. Tak więc pierwszy obraz namalowany przez Zdenka Buriana w 1942 r., Według współczesnych pomysłów, jest bliższy prawdy niż jego późniejsza wersja, która w tamtym czasie wydawała się bardziej poprawna.


Posłowie

Stało się jasne, że pomysły dotyczące współczesnego żwiru jako zwierząt, które pozostały niezmienione od wczesnego paleozoiku, są błędne, i to nie tylko w odniesieniu do liczby macek.

Autorzy badania dotyczącego zarodków nautilus, podczas którego ustalono początkową liczbę macek (Shigeno i in., 2008), zakwestionowali starożytność części mięczaków: najbardziej widocznych części ciała są nautilides – kaptur. Ta potężna formacja skórzasta znajduje się na czole łodzią, powyżej macek i oczu, i służy do ochrony: w chwili zagrożenia zwierzę chowa się do zlewu i zamyka kapturem (ryc. 5). Powierzchnia kaptura pokryta jest warstwą rogową z licznymi nierównościami i wypukłościami oraz chroni miękkie tkanki łodzią przed drobnymi drapieżnikami. Kaptur, podobnie jak liczne macki, był bardzo często przedstawiany na rekonstrukcjach starożytnych nautiloidów.Ale badania embriologiczne wykazały, że kaptur jest bardzo złożonym narządem, który tworzy się z tkanek głowy, fałd szyi i, co najważniejsze, z dwóch początkowych par macek. Oznacza to, że w rzeczywistości setki macek Nautilusa powstają nie z dziesięciu, ale z sześciu początkowych macek, a cztery z nich chowają się do kaptura. A ponieważ reszta współczesnych głowonogów ma wszystkie dziesięć oryginalnych macek, ich przodkowie nie "poświęcają" części macek do okapu, a zatem nie mają takiej konstrukcji.

Ryc. 5 Biolog-nurek z dwoma łodziami podwodnymi: Allonautilus scrobiculatus (po lewej) i Nautilus pompilius. Nautilus, przestraszony przez płetwonurka, wciągnął się w muszle i zamknął kaptury. Zdjęcie © Richard Hamilton z blog.nature.org/science

Inną uderzającą różnicą między nowoczesnym nautilusem są bardzo proste oczy, które są kamerą otwartą bez soczewki (ryc. 6). Takie oczy są w stanie odróżnić przedmioty i światło, mogą złapać ruch, ale nie ma tu możliwości skupienia. Przez długi czas wierzono, że jest to przykład ewolucji "zamrożonego w połowie" do formowania pełnoprawnych oczu. Jednak ostatnie badania genetyczne wykazały, że ich przodkowie powinni mieć brak soczewki w oczach współczesnego nautilusa (zobZnaleziono genetyczną przyczynę braku soczewki w Nautilusie, "Elements", 06.10.2013). Oznacza to, że oczy nautilusa nie były początkowo pierwotne, jak wcześniej sądzono, a ich struktura została uproszczona podczas ewolucji nautilidów (Nautilida jest oddziałem nautiloidów, do których należą współczesne nautilusy).

Ryc. 6 Oko współczesności Nautilus pompilius. Zdjęcie © Ajnj Hans Hillewaert z species.wikimedia.org

Paleontolodzy dodali też coś do badań biologicznych. Badanie skorup kopalnych nautiloidy wykazało, że układ mięśniowy przedstawicieli rzędu Nautilida jest zasadniczo różny od układu mięśniowego innych nautiloidy. Same mięśnie nautiloidalne w stanie kopalnym zazwyczaj nie są zachowane, ale w ich skorupach można znaleźć obszary przywiązania tych mięśni i przywrócić, jeśli tylko ogólnie, strukturę układu mięśniowego właścicieli tych skorup. Wszyscy członkowie oddziału Nautilida, nowoczesni i wymarli, mają dwa bardzo duże obszary mocowania mięśni umieszczone w bocznych częściach żywej komory. Ale w żadnym innym oderwaniu nautiloidów (jest ich około tuzina) nie ma takich miejsc dla przywiązania do mięśni (ryc. 7). Niektóre nautiloidy mają cały pas,składające się z kilku miejsc przyłączenia kilkanaście mięśni w innych – dwóch par obszarów mocujących znajduje się w dolnej części komory mieszkalnym, ale duże obszary strony nikt inny nie.

Ryc. 7 Schematyczne przedstawienie miejsca obszarów mocujących mięśni w przekroju powłoki Nautiloidea: q – nowoczesny nautilus. Rysunek z artykułu J. Dzik, 1981. Pochodzenie cephalopoda

Zatem Nautilus – nie cud, „zamrożone w czasie” Obcy z odległej przeszłości, a zwierzęta, które przeszły wiele zmian, aby przetrwać do dnia dzisiejszego. Prawdopodobnie większość z tych innowacji związanych z adaptacja do dennej sposób życia na stosunkowo głębokie (nautiluses wolą żyć na głębokości 150-350 metrów, ale mogą zostać pominięte i 600 m). Na tej głębokości nie jest bardzo jasne, a wiele z mackami Pick dno jest bardziej przydatna niż dobrego wzroku.


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: