Forskere opdager evolutionær forbindelse til nutidens havpighuder

Forskere ved Ohio State University har opdaget en ny art, der levede for mere end 500 millioner år siden - en form for gammel pighud, der var forfædre til nutidige grupper såsom havagurker, søpindsvin, søstjerner, skøre stjerner og crinoider. Fossilet viser et afgørende evolutionært skridt fra pighuder, der er parallelt med den vigtigste økologiske ændring, der har fundet sted i marine sedimenter.

Opdagelsen, næsten 30 år undervejs, blev offentliggjort for nylig i Bulletin of Geosciences og giver et fingerpeg om, hvordan væsner var i stand til at tage det evolutionære spring fra at leve fast til marine sedimentkorn - som blev holdt sammen af ​​klistrede alge-lignende kolonier, den oprindelige måde, pighuder levede på - at leve knyttet til hårdt, skaloverflader, hvilket er den måde, deres nutidige efterkommere lever på nu på bunden af ​​havet.

"Det kaster lys over en kritisk tid, ikke kun i udviklingen af ​​organismer, men også i udviklingen af ​​marine økosystemer, " sagde Loren Babcock, medforfatter til studiet og professor i geovidenskab ved Ohio State. "Dette repræsenterer et væsen, der tydeligvis tog springet fra den gamle stil med marine økosystemer, hvor sedimenter blev stabiliseret af cyanobakterielle måtter, til det, der i sidste ende blev det nuværende system, med mere fluidiserede sedimentoverflader."

Væsenet, en art af edrioasteroid pighuder, som Babcock og hans forskere kaldte Totiglobus spensensis, levede i den kambriske periode - for omkring 507 millioner år siden. (Jorden, for ordens skyld, er omkring 4,5 milliarder år gammel.) En familie af fossiljægere opdagede fossilet i skifer af Spence Gulch, i den østlige del af Idaho, i 1992, og donerede det til Richard Robison, en forsker ved University of Kansas og Babcocks doktorgradsrådgiver. Den del af landet er rig på fossiler fra den kambriske periode, sagde Babcock.

Årevis, fossilet undrede både Babcock og Robison. Men mysteriet blev løst for et par år siden, da Robisons fossilsamling overgik til Babcock efter Robisons pensionering.

Engang havde Babcock fossilet i sit laboratorium, han og en gæstende doktorand, Rongqin Wen, fjernede lag af sten, afsløre en lille, rustfarvet cirkel med talrige små plader og distinkte armlignende strukturer, kaldet ambulcra. Yderligere undersøgelser viste dem, at dyret knyttet sig til en lille, konisk skal af en mystisk, nu uddøde dyr kaldet en hyolit ved hjælp af en basalskive - en kort, tragtlignende struktur sammensat af talrige små calcitplader.

Opdagelsen var en type videnskabelig poesi - år tidligere, Babcock og Robison opdagede den type skal, som dette dyr så ud til at være knyttet til, og kaldte den Haplophrentis reesei.

Edrioasteroiden, som Babcock og Wen opdagede, levede tilsyneladende fastgjort til oversiden af ​​den aflange-trekantede hyolitskal, ligesom hyolitten var i live. De tror, ​​at en pludselig storm begravede dyrene i et tykt lag mudder, bevare dem i deres oprindelige økologiske tilstand.

Pigghuder og hyolitter dukkede først op i den kambriske periode, et tidspunkt i Jordens historie, hvor livet eksploderede, og verden blev mere biodivers, end den nogensinde havde været før. De tidligste pighuder, inklusive de tidligste edrioasteroider, levet af at holde sig til cyanobakterielle måtter - tykke, algelignende stoffer, der dækkede jordens vand. Og indtil Totiglobus spensis tid, pighuder havde endnu ikke fundet ud af, hvordan de skulle fæstnes til en hård overflade.

"I hele Jordens historie, Kambrium er nok det vigtigste i udviklingen af ​​både dyr og marine økosystemer, fordi dette var en tid, hvor en mere moderne stil af økosystem først begyndte at tage fat, " sagde Babcock. "Denne slægt af den art, vi opdagede, viser den evolutionære overgang fra at være et 'måtte-klistermærke' til den mere avancerede tilstand at fastgøre til et skalsubstrat, som blev en succesrig model for senere arter, inklusive nogle, der lever i dag."

I den tidlige del af den kambriske periode - som startede for omkring 538 millioner år siden - levede echinoderm sandsynligvis af det algelignende stof i lavvandede hav, der dækkede mange områder af planeten. algerne, Babcock sagde, var sandsynligvis ikke ulig de cyanobakterielle måtter, der optræder i visse søer, inklusive Lake Erie, hver sommer. Men på et tidspunkt, disse alge-lignende stoffer blev tiltalende føde for andre skabninger, herunder forhistoriske snegle. Under Kambrium, da bestanden af ​​snegle og andre planteædere eksploderede, de alge-lignende cyanobakterielle måtter begyndte at forsvinde fra lavt hav, og sedimenter blev for fysisk ustabile til at understøtte de dyr – inklusive pighuder – der var kommet til at stole på dem.

Engang deres algelignende hjem blev mad til andre dyr, Babcock sagde, pighuder måtte enten finde nye steder at bo eller omkomme.

Palæontologer vidste, at skabningerne på en eller anden måde havde formået at overleve, men indtil Ohio State-forskernes opdagelse, de havde ikke set mange beviser for, at en pighud, der levede for så længe siden, havde gjort overgangen fra at leve fast til cyanobakterielt dækket sediment til at leve knyttet til hårde overflader.

"Dette evolutionære valg - at gå fra mat-klistermærke til hårdt skalsubstrat - er i sidste ende ansvarlig for at give anledning til vedhæftede dyr såsom crinoider, " sagde Babcock. "Denne nye art repræsenterer forbindelsen mellem den gamle livsstil og den nye livsstil, der blev succesfuld for denne pighuder-slægt."