หลังจากสี่ปีของการขุดหาฟอสซิลในสุสานแห่งหนึ่งในยอร์ก รัฐเพนซิลเวเนีย นักบรรพชีวินวิทยาสมัครเล่น Chris Haefner ได้ค้นพบสิ่งที่น่าสนใจ “ผมรู้ว่ามันคุ้มค่าที่จะเก็บไว้” เขากล่าว เขาโพสต์การค้นพบของเขาบน Facebook
ฉันเห็นโพสต์ของเขาและตระหนักว่านี่เป็นการค้นพบครั้งสำคัญฉันศึกษาฟอสซิลที่ไม่มีกระดูกสันหลังที่สภาวิจัยแห่งสเปน เมื่อฉันติดต่อ Haefner เขาตกลงที่จะบริจาคฟอสซิลดังกล่าวให้กับพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติในลอนดอน
การทำงานกับเพื่อนร่วมงานในสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร เราได้พิจารณาแล้วว่านี่เป็นญาติที่มีอายุ 510 ล้านปีของปลาดาวและเม่นทะเลในปัจจุบัน มีลักษณะเฉพาะอย่างมาก ใหม่ต่อวิทยาศาสตร์ และมีโครงกระดูกเพียงบางส่วนเท่านั้น เราตั้งชื่อมันว่าYorkicystis haefneriตามชื่อตัวค้นหา
Yorkicystisได้เปิดเผยข้อมูลใหม่เกี่ยวกับวิวัฒนาการของชีวิตในวัยเด็กบนโลกในช่วงเวลาที่กลุ่มสัตว์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันปรากฏตัวครั้งแรก
โครงกระดูกของเม่นทะเลในปัจจุบันและรายละเอียดของแผ่นแคลไซต์แผ่นหนึ่ง ทางด้านขวา โครงสร้างจุลภาคที่สร้างโครงกระดูก เรียกว่า stereome
การระเบิดของแคมเบรียน
Yorkicystisอาศัยอยู่ในช่วง “การระเบิด Cambrian” 539 ล้านถึง 485 ล้านปีก่อน ก่อนหน้านี้ แบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กขนาดเล็กอื่นๆ อาศัยอยู่เคียงข้างสัตว์ ในเอเดีย การัน สิ่งมีชีวิตลึกลับ ร่างกายอ่อนนุ่มที่นักวิทยาศาสตร์ไม่ค่อยรู้จัก
Cambrian ได้นำสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่โผล่ออกมาจากทะเล พวกเขารวมถึงกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่จะครองโลกในที่สุดและตัวแทนของกลุ่มสัตว์ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน
ภายในเวลาไม่กี่ล้านปี สัตว์ที่ซับซ้อนที่มีโครงกระดูกและเปลือกแข็งก็ปรากฏตัวขึ้น เหตุใดจึงเกิดขึ้นยังคงไม่ชัดเจน แต่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในเคมีในมหาสมุทรที่มีแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีความเข้มข้นสูงกว่า น่าจะมีบทบาทสำคัญ
เอไคโนเดิร์มไม่ใช่กลุ่มแรกที่พบในบันทึกทางธรณีวิทยา Brachiopods – สัตว์ทะเลที่อาศัยอยู่ภายในเปลือกหอยที่ได้รับการปกป้อง – ถือกำเนิดมาก่อน สัตว์ขาปล้องก็เช่นกัน ซึ่งเป็นกลุ่มที่มีโครงร่างภายนอกของแคลไซต์ ที่มีรูปร่าง ดี รวมทั้งไตรโลไบต์ด้วย
สำหรับบริบท ไดโนเสาร์ปรากฏขึ้น 294 ล้านปีหลังจากรุ่งอรุณของ Cambrian
ไคโนเดิร์มตัวแรก
มีอีไคโนเดิร์มที่สูญพันธุ์ไปแล้วมากกว่า30,000 สายพันธุ์แต่พวกมันหายากมากในสถานที่ที่มีการอนุรักษ์ Cambrian เป็นพิเศษ เช่นBurgess ShaleในแคนาดาและChengjiang ในประเทศจีน
อีไคโนเดิร์มดึกดำบรรพ์รุ่นแรกบางตัวค่อนข้างแตกต่างจากญาติในยุคปัจจุบัน ซึ่งมีแขนห้าแขนยื่นออกมาจากศูนย์กลางของร่างกาย โครงสร้างที่เรียกว่า “สมมาตรเพนทาเมรัส”
Cambrian echinoderms มีโครงสร้างร่างกายที่หลากหลาย Eocrinoidsมีรูปร่างคล้ายแจกันซึ่งป้องกันโดยแผ่นลวดลายเรขาคณิตและโครงสร้างคล้ายแขนจำนวนหนึ่ง เฮลิโคพลาคอยด์ มีรูปร่างเหมือนซิการ์อ้วน หุ้มเกราะแคลไซต์ด้วย “ปาก” ที่หมุนเป็นเกลียวรอบลำตัว สปีชี ส์บลาสทอยด์มีรูปทรงต่างๆ กัน มักมีลักษณะคล้ายดอกไม้แปลกตา
Edrioasteroidea ดูคล้ายกับดาวทะเลในปัจจุบันและด้วยแขนทั้งห้าที่แผ่ออกมาจากปากของมัน มันคือสิ่งมีชีวิตที่Yorkicystis haefneriมีลักษณะคล้ายกันมากที่สุด ดังนั้นเราจึงจำแนกมันในกลุ่มนี้บนต้นไม้วิวัฒนาการ
ยอร์คซิซิสติส อีไคโนเดิร์มที่ไม่มีโครงกระดูก
ในขณะที่สิ่งมีชีวิต Cambrian จำนวนมากสร้างโครงกระดูกที่ซับซ้อนและโครงสร้างการป้องกันเพื่อปกป้องพวกมันจากผู้ล่า แต่Yorkicystisกลับตรงกันข้าม มัน “ลดแร่ธาตุ” โครงกระดูกของมัน มันเป็นสัตว์ที่อ่อนนุ่มบางส่วน ไม่มีการปกป้องร่างกายมากนัก
เพื่อให้เข้าใจกายวิภาคของสิ่งมีชีวิตนี้ เราร่วมมือกับ Paleoillustrator เพื่อให้เห็นภาพสิ่งมีชีวิตนี้จากหลักฐานฟอสซิลที่เรามี Hugo Salais ได้สร้างแบบจำลองแต่ละส่วนของโครงกระดูกในแบบ 3 มิติก่อน จากนั้นจึงใช้สิ่งนั้นเพื่อสร้างการสร้างใหม่ ซึ่งเป็นแบบจำลองที่มีความละเอียดสูง
จากแบบจำลองนี้ เราสังเกตว่าแขนของมันหรือแอมบูลาคราเท่านั้นที่ถูกทำให้กลายเป็นหิน ปกป้อง “ร่องอาหาร” ของมัน ซึ่งเป็นส่วนที่ป้อนอาหารของมัน ซึ่งมีสีเหลืองในฟอสซิล ชุดจานปิดหนวดของมันและเปิดและปิดระหว่างการให้อาหาร ส่วนที่เหลือของร่างกายอ่อนนุ่ม แสดงอยู่ในฟอสซิลด้วยฟิล์มสีเข้มที่อุดมด้วยคาร์บอน
โรคเอไคโนเดิร์มในปัจจุบันส่วนใหญ่ ซึ่งพบตั้งแต่แนวชายฝั่งของโลกจนถึงก้นบึ้งที่มืดมิดของมหาสมุทร มีโครงกระดูกภายใน ข้อยกเว้นคือปลิงทะเลและบางชนิดที่อาศัยอยู่ใต้ก้นทะเล โครงกระดูกของพวกมัน เช่นYorkicystisเกิดจากแผ่นแคลไซต์ที่มีรูพรุน
นำยอร์คซิซิสติสมาสู่ชีวิต
ในฐานะนักบรรพชีวินวิทยา เราพยายามทำความเข้าใจสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว Yorkicystisนำเสนอความท้าทายที่สำคัญเนื่องจากไม่มีสัตว์ที่คล้ายคลึงกันใด ๆ ทั้งที่มีชีวิตอยู่หรือสูญพันธุ์
ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับสาเหตุและสาเหตุที่อีไคโนเดิร์มสูญเสียส่วนต่างๆ ของโครงกระดูกไปอย่างไร แต่ความก้าวหน้าทางอณูชีววิทยาได้เปิดเผยว่ามียีนชุดหนึ่งที่มีหน้าที่ในการสร้างโครงกระดูกในอีไคโนเดิร์ม echinoderms ที่มีชีวิตทั้งหมดมียีนเหล่านี้ เราคิดว่ากลุ่มที่สูญพันธุ์ก็เช่นกัน
แต่ในYorkicystisมีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างการกลายเป็นปูนของรังสีหรือแขน กับการไม่มีส่วนที่เหลือของร่างกาย ทำให้เกิดสมมติฐานว่ายีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโครงกระดูกอาจทำหน้าที่อย่างอิสระในส่วนต่างๆ ของร่างกาย ของ Yorkicystis เป็นเรื่องลึกลับที่มีเพียงนักชีววิทยาระดับโมเลกุลเท่านั้นที่จะสามารถคลี่คลายได้
การศึกษาของเราทำให้เราสามารถตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับสัตว์ชนิดนี้ได้ แม้ว่าจะยังคงมีคำถามมากมาย เราเชื่อว่าหากไม่มีโครงกระดูกในส่วนที่สำคัญของร่างกายYorkicystisสามารถประหยัดพลังงานสำหรับกระบวนการเผาผลาญอื่นๆ เช่น การให้อาหารหรือการหายใจ นอกจากนี้ยังเพิ่มความยืดหยุ่น ช่วยให้หายใจได้คล่องแคล่วมากขึ้นด้วยการสูบฉีด
มีความเป็นไปได้ที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่ง: การไม่มีโครงกระดูกอาจเกี่ยวข้องกับระบบป้องกันอาการแสบ แบบเดียวกับที่ใช้โดยดอกไม้ทะเลในปัจจุบันที่ทำให้เหยื่อเป็นอัมพาตด้วยเซลล์ที่กัดต่อยบนหนวดที่ล้อมรอบปากของพวกมัน อย่างไรก็ตาม คำถามนั้นและคำถามอื่นๆ อีกมากมายไม่สามารถตอบได้ด้วยฟอสซิลเพียงอย่างเดียว
แต่การค้นพบที่น่าทึ่งของYorkicystisได้ให้ข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นเกี่ยวกับช่วงเวลาในประวัติศาสตร์วิวัฒนาการที่แตกต่างกันในช่วงรุ่งอรุณของการระเบิด Cambrian ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่สิ่งมีชีวิตบางชนิดใช้โครงกระดูกเพื่อหลีกเลี่ยงผู้ล่าและคนอื่น ๆ ก็ดัดแปลงในรูปแบบที่แตกต่างกันมาก
