Rzadkie embriony kopalne wykazują wczesny rozwój ecdysozoa w epoce kambru

Międzynarodowy zespół badawczy dokonał godnego uwagi odkrycia skamieniałych zarodków należących do Ecdysozoa, zróżnicowanej grupy zwierząt, w tym glisty, robaki aksamitne, owady i kraby. Te skamieniałości, datowane na około 535 milionów lat temu, odnaleziono we wczesnokambryjskiej faunie Kuanchuanpu w południowej prowincji Shaanxi w Chinach.

Badania prowadzone pod kierunkiem profesora Zhanga Huaqiao z Instytutu Geologii i Paleontologii Chińskiej Akademii Nauk w Nanjing opublikowany w dzienniku Paleogeografia, paleoklimatologia, paleoekologia.

Skamieniałe zarodki bezkręgowców są rzadkie, ale zachowane dostarczają kluczowych informacji na temat ewolucyjnej biologii rozwoju wymarłych zwierząt. Chociaż donoszono o takich zarodkach od wczesnego kambru do wczesnego ordowiku, większość przykładów ogranicza się do parzydełkowców i taksonu skalidoforowego Markuelia. Fauna i flora wczesnego kambru Kuanchuanpu jest bogata w różnorodne zarodki parzydełkowców i ich stadia wyklucia, ale nie zidentyfikowano w tej faunie i florze skamieniałych zarodków Ecdysozoa.

W ramach tego badania naukowcy odkryli dobrze zachowane skamieniałe zarodki z wczesnej fortuńskiej (wczesnego kambru) formacji Kuanchuanpu, w szczególności z sekcji Zhangjiagou w hrabstwie Xixiang w mieście Hanzhong w prowincji Shaanxi w Chinach. Zidentyfikowano siedem próbek, wszystkie trójwymiarowo fosforanowane.

Analiza mikro-CT wykazała, że ​​zarodki były puste wewnętrznie, co skutkowało brakiem zachowanej wewnętrznej anatomii miękkiej. W oparciu o różnice w liczbie i rozmieszczeniu sklerytów na ich przednim i tylnym końcu zarodki te sklasyfikowano na dwa nowe taksony: Saccus xixiangensis gen. i sp. lis. (ryc. 1) i Saccus necopinus gen. i sp. lis. (ryc. 2).

Z badania wynika, że ​​zarodki są zamknięte w cienkiej, gładkiej otoczce o średnicy od 730 µm do 1 mm. Ich stosunkowo duży rozmiar wskazuje na skład bogaty w żółtko, zapewniający wystarczającą energię do rozwoju (lecytotrofia). Zarodki mają ciało w kształcie worka, bez introwertycznych lub sparowanych kończyn.

Obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego o wysokiej rozdzielczości pokazują, że powłoka nie jest urzęsiona. Przednie skleryty są ułożone promieniście, natomiast te na tylnym końcu są ułożone obustronnie. Powłoka wykazuje miękkie odkształcenie, ale skleryty pozostają w dużej mierze nieodkształcone, co sugeruje, że są sztywniejsze i prawdopodobnie posiadają kutykulary. Warto zauważyć, że zarodkom brakuje otworów, co stanowi etap rozwojowy przed utworzeniem jamy ustnej lub odbytu.

Dwustronnie ułożone skleryty na tylnym końcu sugerują dwustronną symetrię, klasyfikując te nowe zarodki jako dwustronne. Ponadto brak rzęsek lub miejsc wprowadzenia rzęsek, wraz z obecnością sklerytów z kutykularyzacją, wskazuje na związek ekdysozoiczny. Obecność skórek wskazuje, że zarodki te znajdują się w późniejszych stadiach rozwoju embrionalnego i prawdopodobnie zbliżają się do wyklucia.

Ze względu na brak wyklutych osobników dokładny sposób rozwoju Saccus nie został jeszcze ustalony. Wnioskuje się, że zarodki te prawdopodobnie przeszły rozwój pośredni, wykluwając się jako larwy lecytotroficzne (żywiące się żółtkiem). Sugeruje to, że formy młodzieńcze i dorosłe mogą się różnić ze względu na metamorfozę podczas późniejszego wzrostu. Alternatywnie mogą one podlegać bezpośredniemu rozwojowi, wykluwając się jako młode osobniki lecytotroficzne.

Te młode osobniki mogą mieć podobne ciało w kształcie worka, bez introwertycznych lub sparowanych kończyn, podobnie jak Saccorhytus. W obu scenariuszach zarodki korzystają wyłącznie z żółtka jako źródła energii, dopóki nie rozwiną funkcjonalnej jamy ustnej i nie zaczną się karmić.

Hipoteza bezpośredniego rozwoju ma wpływ na ewolucję kształtu ciała u wczesnych ekdysozoanów. Jeśli Saccus i Saccorhytus należą do ekdysozoanów całkowitych lub grup łodyg, sugeruje to, że ciało w kształcie worka jest prawdopodobnie prymitywne dla ekdysozoanów, podczas gdy ciało robakowate, charakterystyczne dla ekdysozoanów z grupy korony, wyewoluowało później.