В лучших традициях детективного романа, окаменелость, которая десятилетиями лежала в Гарвардском музее сравнительной зоологии, оказалась ключом к одной из главных загадок эволюции. В 1865 году ее описали как гусеницу и назвали Palaeocampa anthrax. Потом ее записывали то в черви, то в многоножки, и в конце концов решили, что это морской кольчатый червь. Прошло 130 лет, и исследователи наконец разглядели ее подлинную сущность.

Оказалось, это лобопод – первое сухопутное существо из этой группы и вообще древнейший из всех известных науке. Лобоподы – это вымершие мягкотелые создания, важное эволюционное звено между примитивными червеобразными предками и современными членистоногими, такими как насекомые и раки. До сих пор всех известных лобоподов, вроде знаменитой Hallucigenia, находили в морских отложениях Кембрийского периода, например, в сланцах Берджес в Канаде. Считалось, что они никогда не выходили из океана.

Новое исследование, опубликованное в журнале Communications Biology, кардинально меняет эту картину. Его автор, Ричард Кнехт, бывший аспирант Гарварда, заново изучил окаменелость и доказал, что Palaeocampa anthrax – это первый не морской и самый «молодой» из известных лобоподов. Более того, его обнаружили на 50 лет раньше, чем знаменитых лобоподов из Берджес.

Лобоподы, вероятно, были обычным зрелищем на дне древних морей, – говорит Кнехт, – но, за исключением микроскопических тихоходок и наземных бархатных червей, мы думали, что они никогда не покидали океан.

Кнехт, сейчас работающий в Мичиганском университете, нашел Palaeocampa, разглядывая в музейной коллекции окаменелости многоножек. Он заметил, что на каждом сегменте туловища есть ноги – это исключало версии о гусенице или черве. Ученый сразу понял, что перед ним лобопод.

Чтобы подтвердить догадку, команда изучила 43 образца из двух местонахождений Каменноугольного периода – Мазон-Крик в США и Монсо-ле-Мин во Франции. Они применили современные методы визуализации, включая сканирующую электронную микроскопию и энергодисперсионную спектроскопию. Это позволило выявить изучительные анатомические детали. Самое впечатляющее – почти тысяча щетинок, похожих на иголки, которые покрывали все тело существа.

Соавтор работы, Нанфанг Ю, профессор физики из Колумбийского университета, использовал инфракрасную спектроскопию. Этот метод обнаружил на кончиках иголок химические следы, которые указывают, что щетинки выделяли яд. Вероятно, так лобопод защищался от хищников в своем болотистом доме.

Меня потрясло, что фрагменты биомолекул могут так исключительно хорошо сохраняться в окаменелостях, – делится Ю. – Я рад, что наш метод обладает достаточной чувствительностью, чтобы отличить остатки древнего существа от каменной породы.

Ближайший родственник Palaeocampa – лобопод Hadranax из Гренландии, который почти на 200 миллионов лет старше.

Оба были слепыми и имели по десять пар ног без когтей. Но если Hadranax был беззащитен и плавал в глубоком море, полагаясь на длинные передние щупальца, то Palaeocampa длиной всего в четыре сантиметра носил плотную шубу из ядовитых иголок. Они росли над каждой парой ног, придавая ему сходство с мохнатой гусеницей, и обитал он в пресной воде, возможно, ведя земноводный образ жизни.

Открытие Palaeocampa также разрешило давнюю загадку французского местонахождения Монсо-ле-Мин, которое считали морским.

Мазон-Крик – это смесь наземных, пресноводных и морских животных, – поясняет Кнехт. – Но Монсо-ле-Мин, откуда родом половина наших образцов, находился в сотнях километров от берега океана.

Теперь ясно, что эта территория была не морской, и мы получили редчайшую возможность заглянуть в древнюю пресноводную экосистему.

Это открытие заставляет задуматься:

• Сколько еще лобоподов сумели переселиться из морей в пресные воды?
• Не ждут ли свои звездные часы другие неверно идентифицированные окаменелости в музейных шкафах?

Условия, необходимые для окаменения мягкотелых существ, как у лобоподов, встречаются очень редко, – отмечает Кнехт. – Большинство наших знаний основано на кембрийских Лагерштеттен, а в Каменноугольном периоде, когда жил Palaeocampa, таких «окон в прошлое» гораздо меньше. Каждая новая находка невероятно ценна.

Этот прорыв стал возможен благодаря переизучению столетних экспонатов из музеев Гарварда, Йеля, Смитсоновского института, Музея естественной истории Отена во Франции, Филдовского музея в Чикаго и Университета Иллинойса. Это лишний раз доказывает неисчерпаемую научную ценность музейных коллекций.

Есть в этой истории и своя ирония. Десятилетиями окаменелость лежала в шкафу всего в нескольких шагах от кабинета Стивена Джея Гулда – куратора MCZ и автора книги «Жизнь прекрасна», который прославил на весь мир кембрийских причудливых существ.

Она буквально пряталась у всех на виду, – говорит Кнехт. – Иногда самые великие открытия – это те, на которые просто нужно посмотреть еще раз.

Реальная польза этого исследования довольно обширна.

• Во-первых, оно меняет наши учебники по эволюционной биологии, показывая, что ключевая группа животных осваивала новые среды обитания гораздо раньше и успешнее, чем считалось. Это знание помогает точнее выстраивать «древо жизни».
• Во-вторых, разработанные методики химического анализа ископаемых остатков (как с FTIR) – это новый мощный инструмент для палеонтологии. Теперь мы можем не только видеть форму, но и в некоторых случаях определять биохимию древних существ, что открывает путь к реконструкции их поведения и экологии.
• В-третьих, это блестящая демонстрация ценности музейных коллекций, что критически важно для обоснования финансирования музеев и поддержания научного интереса к архивной работе.

Обоснованное критическое замечание может касаться интерпретации химических следов на щетинках. Хотя обнаружение остатков макромолекул с помощью FTIR – это прорыв, прямое доказательство того, что эти вещества были именно токсином, а не, скажем, структурным белком или результатом посмертного разложения, требует дополнительных исследований. Для однозначного вывода о ядовитости желательно найти сравнительный анализ с современными ядовитыми животными или обнаружить более сложные молекулярные маркеры, специфичные для токсинов. Пока что это убедительная, но все же гипотеза, основанная на косвенных данных.

Ранее студент нашел под камнем существо из кембрия.