Шестилучевая загадка: древняя морская звезда и секрет её размножения

В мире живых существ существует множество удивительных способов размножения. Одной из самых захватывающих форм является фрагментация — способность организма делиться на части, каждая из которых впоследствии развивается в полноценного клона. В мире морских звезд и хрупких звезд, принадлежащих к классу иглокожих (Asterozoa), фрагментация играет ключевую роль, особенно в жизни хрупких звезд семейства Ophiactidae.

Большинство хрупких звезд, способных к фрагментации, имеют не пять, а шесть лучей, что облегчает деление на две почти равные части. Они также отличаются небольшими размерами, что ускоряет процесс регенерации. Не менее важно, что они ведут эпизойный образ жизни, прикрепляясь к другим организмам — губкам, водорослям или кораллам.

Именно эта стратегия помогала хрупким звездам быстро заселять ограниченные, изолированные участки, такие как скопления губок или водорослевые заросли, и расширять свои ареалы. Сегодня известно, что некоторые виды хрупких звезд, способные к фрагментации, стали одними из самых успешных инвазивных видов в мировом океане.

Однако о том, когда и как фрагментация стала эволюционно закрепленным способом размножения у иглокожих, до недавнего времени не было никакой информации. Несмотря на то, что скелеты хрупких звезд с отдельными лучами, застывшими в процессе регенерации, встречаются в палеонтологических летописях довольно часто, отпечатки целых особей, «застывших» в момент регенерации половины тела, — крайне редки. Это обусловлено быстрым разложением скелетов иглокожих после смерти, а также коротким периодом, в течение которого регенерирующая половина остается узнаваемой.

Но недавно ученым повезло найти исключительный экземпляр хрупкой звезды из позднего юрского периода (Kimmeridgian), найденный в Германии. Изучая его в деталях, они пришли к удивительным выводам.

Шестилучевая звезда из позднего юрского периода

Ископаемый образец, получивший название Ophiactis hex sp. nov., представляет собой маленькую, полностью сочлененную хрупкую звезду, у которой половина тела находится в процессе регенерации. Диск этого особа имеет диаметр всего 3,4 мм, а длина самого длинного луча — 15,5 мм. При этом у хрупкой звезды было шесть лучей, три из которых имели размеры меньше, а три — больше, что свидетельствует о значительной разнице в размерах диска.

Изучив особенности строения хрупкой звезды, ученые убедились в том, что ее шестилучевая симметрия не является следствием случайного присоединения лучей, а представляет собой признак, характерный для всего вида.

Исследователи провели филогенетический анализ, который показал, что Ophiactis hex является самым древним представителем семейства Ophiactidae, известного в настоящее время. Это значит, что оно существовало уже в юрском периоде, а более древние предки хрупких звезд отделились от основной ветви эволюции гораздо раньше, чем считалось раньше.

Эпизойный образ жизни и фрагментация

Ophiactis hex обладает рядом признаков, характерных для хрупких звезд, ведущих эпизойный образ жизни: небольшие размеры тела, относительно короткие, гибкие лучи, крепкие и прямые шипы на проксимальных и средних сегментах лучей, а также крючкообразные шипы на дистальных сегментах лучей.

Учитывая, что Ophiactis hex был найден в отложениях, богатых кремниевыми губками, ученые предполагают, что именно они служили ему обитанием.

В настоящее время известно, что большинство современных хрупких звезд, способных к фрагментации, также имеют шесть лучей и ведут эпизойный образ жизни. Поэтому ученые считают, что регенерирующая половина тела Ophiactis hex является не результатом травмы, а признаком фрагментации.

Открытие Ophiactis hex имеет большое значение для понимания эволюции иглокожих. Оно свидетельствует о том, что фрагментация, в сочетании с шестилучевой симметрией и эпизойным образом жизни, стала привычным способом размножения у хрупких звезд уже в позднем юрском периоде.

Это открытие подчеркивает важность изучения ископаемых остатков, которые позволяют нам заглянуть в прошлое и увидеть, как эволюционировали живые существа.

Изучение фрагментации у иглокожих также может быть полезно для развития регенеративной медицины, поскольку способность этих животных восстанавливать потерянные части тела может стать ключом к лечению различных заболеваний у человека.

Как можно убедиться в том, что шестилучевая симметрия Ophiactis hex не является следствием травмы?

Ученые изучили строение хрупкой звезды в деталях и убедились, что шесть лучей имеют правильную форму и расположение, характерные для всего вида. Также они не нашли никаких признаков травм или деформаций.

Каким образом фрагментация помогла хрупким звездам расширить свои ареалы?

Благодаря фрагментации хрупкие звезды могут быстро заселять новые территории, даже если они малодоступны. Например, они могут прикрепляться к губкам или водорослям, которые переносятся течениями.

Почему фрагментация у иглокожих так редко сохраняется в палеонтологической летописи?

Регенерация у иглокожих происходит очень быстро, а после смерти скелет быстро разлагается. Поэтому застыть в момент регенерации половины тела может лишь ограниченное количество особей, и шансы, что такой образец будет сохранен, очень невелики.