Человечество всегда стремилось понять, как сформировалось невероятное разнообразие жизни на Земле, и почему организмы приобрели те или иные черты. Одной из таких загадок долгое время оставалось происхождение и эволюция щупалец. Эти структуры независимо присутствуют у радиально-симметричных кишечнополостных, like медузы, и у билатерально-симметричных животных, что порождало вопросы о возможности их общего происхождения. Поиском ответов на эти фундаментальные вопросы занялась профессор МГУ Елена Темерева, выбрав в качестве объекта исследования малоизученных морских червеобразных животных — форонид. Их уникальность заключается в наличии щупальцевого аппарата и у личинок, и у взрослых особей, что делает их идеальной моделью для изучения эволюционных преобразований.
В ходе масштабной работы был проведен комплексный анализ строения и развития щупалец у личинок шести видов форонид, собранных в морях России, Вьетнама и США. Для этого ученые применили целый арсенал современных методов: сканирующую и трансмиссионную электронную микроскопию, иммуноцитохимию и конфокальную лазерную сканирующую микроскопию. Такой подход позволил заглянуть вглубь клеточных и тканевых процессов, сопровождающих рост и трансформацию этих органов. Результаты исследования оказались революционными. Было установлено, что личиночные щупальца форонид имеют чрезвычайно сложную организацию, будучи разделенными на шесть четко специализированных зон, каждая из которых адаптирована для пелагического образа жизни и фильтрационного питания.
Одним из ключевых открытий стало обнаружение у личинок форонид уникальной комбинации признаков, характерных как для первичноротых, так и для вторичноротых животных. Этот факт указывает на сложную и, вероятно, независимую эволюцию щупалец у разных групп, явление, известное как конвергенция. Кроме того, исследование показало, что в процессе метаморфоза щупальца претерпевают кардинальные изменения, которые варьируются у разных видов — от частичной до полной редукции определенных структур. На основе этих данных была выдвинута гипотеза о том, что общий предок форонид, брахиопод и мшанок был пелагическим существом, а его специализированные щупальца сформировались именно в толще воды, а не у дна. Простое строение щупалец у молодых форонид, по мнению автора, может быть эволюционным наследием, напрямую указывающим на то, какими эти органы были у древнейшего общего предка всех билатеральных животных. Это открытие вносит значительный вклад в дискуссию о морфологическом облике этого гипотетического существа.
Как резюмирует Елена Темерева, полученные данные, помимо прочего, подтверждают единство группы лофофоратов, которое в последние годы ставилось под сомнение.
Анализ литературных данных и предыдущие собственные исследования позволяют утверждать, что столь специализированные щупальца могли сформироваться исключительно в толще воды. Это, в свою очередь, указывает на то, что лофофор появился у общего предка лофофорат на пелагической (вероятно, личиночной) стадии развития. Данный результат подчеркивает важность педоморфоза – происхождения новых групп животных от личиночных форм – как одного из ключевых путей эволюции двусторонне-симметричных животных (Bilateria).
Ранее осьминоги впервые продемонстрировали способность воспринимать искусственную конечность как часть собственного тела.
