Tidlig kambrisk fossilopdagelse giver ny forståelse for oprindelsen af ​​hemichordater

Ny forskning udført af forskere ved Smithsonian National Museum of Natural History, Royal Ontario Museum (ROM) og University of Montreal, har afsløret fossiler af en ny art af havdyr, Gyaltsenglossus senis , (udtales Gen-zay-gloss-us senis), der giver nye beviser i den historiske debat blandt zoologer:hvordan anatomierne af de to hovedtyper af en dyregruppe kaldet hemichordater er forbundet. Fossilerne er over en halv milliard år gamle og blev opdaget på et Burgess Shale-sted i de canadiske Rockies. Denne opdagelse blev offentliggjort 27. august, 2020, i det videnskabelige tidsskrift Aktuel biologi .

Med den tidlige udvikling af hemichordater er omstridt blandt forskere opdagelsen af Gyaltsenglossus senis er væsentlig. Det giver direkte fossile beviser, der forbinder de to hovedgrupper af hemichordater:enteropneusta og pterobranchia.

Selvom enteropneusts og pterobranchs ser ud til at være ret forskellige typer dyr, er de tæt beslægtede. Dette tætte forhold understøttes af DNA-analyse af nutidens arter. Mere bredt, rollen som Gyaltsenglossus i forståelsen af ​​hemichordat-evolution hjælper os med at forstå oprindelsen af ​​en større gruppe dyr kaldet deuterostomes (som inkluderer mennesker) ved at afklare, hvilke egenskaber de kan have delt med hemichordater tidligt i deres historie.

Enteropneusta er en gruppe af dyr kendt almindeligvis som agern orme, som er lange, mest muddergravende dyr, der kan findes i dag i verdenshavene fra troperne til Antarktis. Den anden hovedgruppe af dyr inden for hemichordater er pterobranchs, som er mikroskopiske dyr, der lever i kolonier, hver beskyttet af rør, de konstruerer, og som lever af plankton ved hjælp af en krone af tentakler.

"Acorn orme og pterobranchs ser så forskellige ud fra hinanden, at forståelsen af ​​oprindelsen af ​​deres evolutionære forhold har været et stort historisk spørgsmål i zoologi, " sagde Dr. Karma Nanglu, Peter Buck Deep Time post-doc ved Smithsonian National Museum of Natural History og hovedforfatter på dette papir. "Besvarelsen af ​​dette spørgsmål er blevet meget sværere af den ekstreme mangel på fossiler af disse blødlegemer i hemichordater. Gennem hemichordaters halv milliard år lange historie kan man tælle antallet af exceptionelle bevarede fossile arter på én hånd."

På trods af at den kun er to centimeter lang, det bemærkelsesværdigt bevarede bløde væv i Gyaltsenglossus fossiler afslører utroligt detaljerede anatomiske strukturer. Disse detaljer omfatter den ovale snabel af agernorme og en kurv med foderfangarme, der ligner dem fra ternes. Disse fossilers alder, kombineret med den unikke morfologiske kombination af de to store hemichordatgrupper, gør denne opdagelse til et kritisk fund for at forstå tidlig hemichordat-evolution.

"Et ældgammelt dyr med en mellemliggende anatomi mellem agern-orme og pterobranchs var blevet antaget før, men dette nye dyr er det klareste billede af, hvordan den forfædres hemichordate kan have set ud, " siger Dr. Christopher Cameron, Lektor ved University of Montreal og medforfatter på denne undersøgelse. "Det er spændende at have så mange nye anatomiske detaljer til at hjælpe med at drive nye hypoteser om hemichordat-evolution."

I tilfælde af Gyaltsenglossus , den ekstraordinære bevarelse af disse fine detaljer kan tilskrives de unikke miljøforhold i Burgess Shale, som hurtigt begravede gamle dyr i undersøiske mudderskred. Gennem en kombination af faktorer, herunder nedsættelse af hastigheden af ​​bakterier, der nedbryder de gravede dyrs kroppe, fossilerne af Burgess-skiferen er bevaret med langt større troskab end typiske fossilsteder.

"Burgess-skiferen har været afgørende for at forstå dyrenes tidlige evolution siden dens opdagelse for over 100 år siden, " siger medforfatter Dr. Jean-Bernard Caron, Richard M. Ivey Kurator for hvirvelløse palæontologi ved ROM og lektor ved University of Toronto. Dr. Caron ledede feltekspeditionen i 2010, som samlede de 33 fossiler af Gyaltsenglossus .

"I de fleste lokaliteter, du ville være heldig at have de sværeste dele af dyr, som knogler og tænder, bevaret, men ved Burgess Shale kan selv de blødeste kropsdele forstenes i udsøgte detaljer, " siger Dr. Caron. "Denne nye art understreger vigtigheden af ​​at gøre nye fossile opdagelser for at kaste lys over de mest genstridige evolutionære mysterier."

I dette særlige tilfælde, Gyaltsenglossus tyder på, at den forfædres hemichordate måske har været i stand til at bruge fodringsstrategierne fra begge de moderne grupper. Som agern orme, den lange snabel kan være blevet brugt til at spise næringsstoffyldt havmudder, mens på samme tid, og ligesom pterobranchs, rækken af ​​seks fodringsarme blev sandsynligvis brugt til at få fat i suspenderede madpartikler direkte fra vandet over, hvor det kravlede.

Hemichordater tilhører en hovedafdeling af dyrelivet kaldet Deuterostomia, som omfatter chordater som fisk og pattedyr, og ikke opdelingen af ​​dyrelivet kaldet Protostomia, som omfatter leddyr såsom insekter og annelids såsom regnorme. Dr. Nanglu forklarer, når man ser på Gyaltsenglossus , vi ser faktisk på en meget, meget fjern slægtning til vores egen gren af ​​hvirveldyr og menneskelig evolution.

"Det tætte forhold mellem hemichordater og vores egen evolutionære gruppe, akkordaterne, er en af ​​de første ting, der gjorde mig begejstret for at undersøge dem, " Nanglu forklarer. "Forståelse af de ældgamle forbindelser, der forbinder dyr som fisk og endda mennesker med deres fjerne fætre som søpindsvin og agern, er et interessant område på det evolutionære træ og Gyaltsenglossus hjælper med at bringe dette link i fokus lidt mere klart."

Den oprindelige opdagelse og forskning fra 1909 om Burgess-skiferen blev lavet af Charles Walcott, som var sekretær for Smithsonian Institution på det tidspunkt. Burgess Shale fossile steder er placeret i Yoho og Kootenay Nationalparker og administreres af Parks Canada.