500 مليون عام من الأحافير القديمة تحل لغزًا عمره قرون في تطور الحياة على الأرض

إعادة بناء الفنان لـ Gangtoucunia aspera كما كان سيظهر في الحياة على قاع البحر الكمبري ، منذ حوالي 514 مليون سنة. يتم إزالة جزء من الهيكل العظمي للفرد الموجود في المقدمة لإظهار الورم الرخو داخل الهيكل العظمي. الائتمان: إعادة الإعمار بواسطة Xiaodong Wang

تمكن العلماء أخيرًا من حل لغز عمره قرون في تطور الحياة على الأرض ، وكشفوا عن شكل أول الحيوانات التي صنعت الهياكل العظمية. كان هذا الاكتشاف ممكناً بسبب مجموعة الحفريات المحفوظة جيدًا بشكل استثنائي والتي تم اكتشافها في مقاطعة يونان الشرقية ، الصين. ونشرت نتائج البحث في 2 نوفمبر في المجلة العلمية وقائع الجمعية الملكية ب.

خلال حدث يسمى الانفجار الكمبري قبل حوالي 550-520 مليون سنة ، ظهرت الحيوانات الأولى التي تبني هياكل عظمية صلبة وقوية فجأة في السجل الأحفوري في غمضة عين جيولوجية. العديد من هذه الحفريات المبكرة عبارة عن أنابيب مجوفة بسيطة يتراوح طولها من بضعة مليمترات إلى عدة سنتيمترات. ومع ذلك ، كان نوع الحيوانات التي صنعت هذه الهياكل العظمية غير معروف تمامًا تقريبًا ، لأنها تفتقر إلى الحفاظ على الأجزاء الرخوة اللازمة للتعرف عليها على أنها تنتمي إلى مجموعات رئيسية من الحيوانات التي لا تزال على قيد الحياة حتى اليوم.

عينة أحفورية (يسار) ورسم تخطيطي (يمين) من جانجتوكونيا أسبيرا للحفاظ على الأنسجة الرخوة ، بما في ذلك القناة الهضمية واللوامس. الائتمان: Luke Parry و Guangxu Zhang

أربع عينات من جانجتوكونيا أسبيرا مع الأنسجة الرخوة التي لا تزال سليمة ، بما في ذلك الأمعاء وأجزاء الفم ، تم تضمينها في المجموعة الجديدة المكونة من 514 مليون عام من الأحافير. تكشف هذه أن هذا النوع كان له فم محاط بحلقة من مخالب ملساء غير متفرعة يبلغ طولها حوالي 5 مم (0.2 بوصة). من المحتمل أن هذه كانت تستخدم في لسع الفريسة والتقاطها ، مثل المفصليات الصغيرة. تظهر الحفريات أيضا ذلك جانجتوكونيا كان لديه أمعاء عمياء (مفتوحة فقط من طرف واحد) ، مقسمة إلى تجاويف داخلية ، تملأ طول الأنبوب.

توجد هذه السمات اليوم فقط في قنديل البحر الحديث وشقائق النعمان وأقاربها (المعروفة باسم الكائنات المجوفة) ، وهي كائنات تكون أجزائها اللينة نادرة للغاية في السجل الأحفوري. أظهرت الدراسة أن هذه الحيوانات البسيطة كانت من بين أول من بنى الهياكل العظمية الصلبة التي تشكل الكثير من السجلات الأحفورية المعروفة.

وفقًا للباحثين ، جانجتوكونيا كان سيبدو مشابهًا لسلائل قنديل البحر scyphozoan الحديثة ، مع بنية أنبوبية صلبة مثبتة على الركيزة الأساسية. كان فم اللامسة يمتد خارج الأنبوب ، لكن كان من الممكن أن يتراجع داخل الأنبوب لتجنب الحيوانات المفترسة. على عكس الزوائد اللحمية لقنديل البحر الحية ، فإن أنبوب جانجتوكونيا مصنوع من فوسفات الكالسيوم ، وهو معدن صلب يؤلف أسناننا وعظامنا. أصبح استخدام هذه المواد لبناء الهياكل العظمية أكثر ندرة بين الحيوانات بمرور الوقت.

صورة عن قرب لمنطقة فم جانج توكونيا أسبيرا تُظهر المجسات التي كان من الممكن استخدامها للقبض على الفريسة. الائتمان: Luke Parry و Guangxu Zhang

المؤلف المراسل د. لوك باري ، قسم علوم الأرض ،[{” 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