Skamieniałości sprzed 500 milionów lat rozwiązują wielowiekową zagadkę ewolucji życia na Ziemi

Artysta rekonstrukcja Gangtoucunia aspera tak, jak wyglądała ona w życiu na kambryjskim dnie morskim, około 514 milionów lat temu. Część szkieletu osoby na pierwszym planie jest usuwana, aby pokazać miękki guz w szkielecie. Źródło: Rekonstrukcja autorstwa Xiaodong Wang

Naukowcom udało się wreszcie rozwiązać wielowiekową zagadkę ewolucji życia na Ziemi, ujawniając, jak wyglądały pierwsze zwierzęta, które stworzyły szkielety. Odkrycie to było możliwe dzięki wyjątkowo dobrze zachowanej kolekcji skamieniałości odkrytej we wschodniej prowincji Yunnan w Chinach. Wyniki badań zostały opublikowane 2 listopada w czasopiśmie naukowym Postępowanie Towarzystwa Królewskiego B.

Podczas wydarzenia zwanego Eksplozją Kambryjską, około 550-520 milionów lat temu, pierwsze zwierzęta, które zbudowały twarde, mocne szkielety, nagle pojawiły się w zapisie kopalnym w mgnieniu oka geologicznego. Wiele z tych wczesnych skamielin to proste puste rurki o długości od kilku milimetrów do kilku centymetrów. Jednak typ zwierzęcia, z którego powstały te szkielety, był prawie całkowicie nieznany, ponieważ nie zachowały się miękkie części potrzebne do zidentyfikowania ich jako należących do głównych grup zwierząt, które wciąż żyją.

Próbka skamieniałości (po lewej) i schematyczny diagram (po prawej) zachowanych tkanek miękkich Gangtoconia aspera, w tym jelit i macek. Źródło: Luke Parry i Guangxu Zhang

Cztery próbki Gangtokonya aspera Z nienaruszonymi tkankami miękkimi, w tym jelitami i narządami gębowymi, został włączony do nowej grupy liczącej 514 milionów lat skamieniałości. Ujawniają one, że ten gatunek miał usta otoczone pierścieniem gładkich, nierozgałęzionych pazurów o długości około 5 mm (0,2 cala). Jest prawdopodobne, że były one używane do użądlenia i chwytania zdobyczy, takich jak małe stawonogi. Wykopaliska również pokazują, że Gangtokunya Miał ślepe jelito (otwarte tylko z jednego końca), podzielone na wewnętrzne jamy, wypełniające długość rurki.

Cechy te występują dziś jedynie u współczesnych meduz, ukwiałów i ich krewnych (zwanych parzydełkami), organizmów, których miękkie części są niezwykle rzadkie w zapisie kopalnym. Badanie wykazało, że te proste zwierzęta były jednymi z pierwszych, które zbudowały solidne szkielety, które składają się na znaczną część znanego zapisu kopalnego.

Według naukowców Gangtokunya Wyglądałby podobnie do współczesnej meduzy scyfozoa, ze sztywną rurową strukturą przymocowaną do podstawowego podłoża. Paszcza macki wystawała z rurki, ale mogła schować się do wnętrza rurki, aby uniknąć drapieżników. W przeciwieństwie do polipów żywych meduz, tuba Gangtokunya Wykonany z fosforanu wapnia, twardego minerału, z którego składają się nasze zęby i kości. Wykorzystanie tych materiałów do budowy szkieletów stało się z czasem coraz rzadsze wśród zwierząt.

Zbliżenie na paszczę Tuconia aspera gangu, ukazujące macki, którymi można było łapać zdobycz. Źródło: Luke Parry i Guangxu Zhang

Autor do korespondencji dr. Luke Barry, Wydział Nauk o Ziemi,[{” attribute=””>University of Oxford, said: “This really is a one-in-million discovery. These mysterious tubes are often found in groups of hundreds of individuals, but until now they have been regarded as ‘problematic’ fossils, because we had no way of classifying them. Thanks to these extraordinary new specimens, a key piece of the evolutionary puzzle has been put firmly in place.”

The new specimens clearly demonstrate that Gangtoucunia was not related to annelid worms (earthworms, polychaetes and their relatives) as had been previously suggested for similar fossils. It is now clear that Gangtoucunia’s body had a smooth exterior and a gut partitioned longitudinally, whereas annelids have segmented bodies with transverse partitioning of the body.

The fossil was found at a site in the Gaoloufang section in Kunming, eastern Yunnan Province, China. Here, anaerobic (oxygen-poor) conditions limit the presence of bacteria that normally degrade soft tissues in fossils.

Fossil specimen of Gangtoucunia aspera preserving soft tissues, including the gut and tentacles (left and middle). The drawing at the right illustrates the visible anatomical features in the fossil specimens. Credit: Luke Parry and Guangxu Zhang

PhD student Guangxu Zhang, who collected and discovered the specimens, said: “The first time I discovered the pink soft tissue on top of a Gangtoucunia tube, I was surprised and confused about what they were. In the following month, I found three more specimens with soft tissue preservation, which was very exciting and made me rethink the affinity of Gangtoucunia. The soft tissue of Gangtoucunia, particularly the tentacles, reveals that it is certainly not a priapulid-like worm as previous studies suggested, but more like a coral, and then I realised that it is a cnidarian.”

Although the fossil clearly shows that Gangtoucunia was a primitive jellyfish, this doesn’t rule out the possibility that other early tube-fossil species looked very different. From Cambrian rocks in Yunnan province, the research team has previously found well-preserved tube fossils that could be identified as priapulids (marine worms), lobopodians (worms with paired legs, closely related to arthropods today), and annelids.

Co-corresponding author Xiaoya Ma (Yunnan University and University of Exeter) said: “A tubicolous mode of life seems to have become increasingly common in the Cambrian, which might be an adaptive response to increasing predation pressure in the early Cambrian. This study demonstrates that exceptional soft-tissue preservation is crucial for us to understand these ancient animals.”

Reference: “Exceptional soft tissue preservation reveals a cnidarian affinity for a Cambrian phosphatic tubicolous enigma” by Guangxu Zhang, Luke A. Parry, Jakob Vinther and Xiaoya Ma, 2 November 2022, Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences.
DOI: 10.1098/rspb.2022.1623