Yunnanozoon to najstarszy przodek kręgowców. Mamy dowody

Najnowsze badania potwierdzają, że organizmy z rodzaju Yunnanozoon to najstarsze kręgowce macierzyste, jakie znamy. Odkrycie to może pomóc nam zrozumieć ewolucję życia na Ziemi.
Yunnanozoon – wizja artystyczna /ilustracja: YANG Dinghua
Yunnanozoon – wizja artystyczna /ilustracja: YANG Dinghua

Kręgowce, w tym ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki, mają unikalne cechy – jak kręgosłup i czaszka – których bezkręgowce nie mają. Naukowcy od dawna zastanawiają się nad luką w zapisie kopalnym, która stanowiłaby połączenie obu grup. Proces, który doprowadził do wykształcenia się kręgowców z bezkręgowców jest skomplikowany i nie w pełni zrozumiały przez naukowców.

Uważa się, że ogniwem pośrednim między bezkręgowcami a kręgowcami były eukarionty z rodzaju Yunnanozoon. Żyły ok. 525 mln lat temu i zamieszkiwały kambryjskie morza. Miały ok. 25-40 mm długości i prawdopodobnie były półstrunowcami, choć jest to wciąż kwestią burzliwych debat. Organizmy te miały wiele charakterystycznych cech anatomicznych oraz powiązań ewolucyjnych ze strunowcami.

Zespół uczonych z Instytutu Geologii i Paleontologii w Nanjing znalazł dowody na to, że Yunnanozoon to najstarsze znane kręgowce macierzyste – wymarłe organizmy, ale blisko spokrewnione ze współczesnymi kręgowcami. Szczegóły opisano w Science.

Najstarsi przodkowie

Kluczowym przedmiotem badań zoologów zajmujących się ewolucją kręgowców były łuki skrzelowe – chrzęstne lub kostne elementy wchodzące w skład szkieletu trzewioczaszki kręgowców. Pierwsza para łuków skrzelowych przekształca się w szczęki, a reszta pełni różne funkcje u zwierząt. Z drugiej pary łuków skrzelowych u ryb powstaje aparat gnykowo-żuchwowy, a pozostałe stanowią podparcie dla skrzeli. Wszystkie kręgowce lądowe mają łuki skrzelowe w rozwoju zarodkowym i wtedy też ulegają przeróżnym transformacjom, m.in. w kostki słuchowe ucha środkowego, elementy szkieletu języka, itd.

Biolodzy uważają, że łuki skrzelowe powstały z niepołączonych prętów chrząstek u przodków kręgowców, takich jak lancetnikokształtne. Nie ma jednak pewności, czy taka budowa występowała u starożytnych przodków kręgowców, a jeżeli tak, to kiedy właściwie się pojawiła.

Skamieniały Yunnanozoon /Fot. Fangchen Zhao

Chińscy naukowcy postanowili przyjrzeć się skamieniałościom organizmów z rodzaju Yunnanozoon. Przebadano 127 okazów, które zachowały fragmenty uwęglonych szczątków, co pozwoliło na przeprowadzenie szczegółowych obserwacji anatomicznych i ultrastrukturalnych. Wykorzystano mikrotomografię rentgenowską, spektrometrię ramanowską, skaningową mikroskopię elektronową i inne, by potwierdzić, że yunnanozoony mają komórki chrzęstne w gardle, co jest cechą specyficzną dla kręgowców. Obserwacja ta stanowi dowód na przynależność yunnanozoonów do kategorii kręgowców macierzystych. Wyniki wskazują, że są one najbardziej prymitywnymi krewnymi kręgowców, jakie znamy.

Wszystkie z siedmiu łuków skrzelowych w skamieniałościach Yunnanozoonów są do siebie podobne – mają segmenty i włókna przypominające bambus. Sąsiednie łuki są połączone grzbietowymi i brzusznymi prętami, tworząc strukturę przypominającą kosz. Koszyczkowy szkielet aparatu skrzelowego to cecha spotykana u współczesnych bezżuchwowców (minogokształtnych i śluzicokształtnych).

Nowo przeprowadzone badania jasno wskazują na miejsce yunnanozoonów w drzewie życia kręgowców.