Доисторический «социальный дистанцинг»: брахиоподы 436 млн лет назад использовали щетинки, чтобы избегать скученности

Реконструкция особи N. calypta с краевыми щетинками (A) и экологическая реконструкция живого сообщества (B). Автор: профессор Хуан Бин и Тан Чао

Понимание того, как древние виды распределялись в пространстве, является ключевой загадкой палеоэкологии, но прямые доказательства того, как доисторические организмы использовали свои структуры тела для регулирования расстояний, долгое время ускользали от ученых. Теперь исследователи из Китая обнаружили первые прямые свидетельства: брахиоподы возрастом около 436 миллионов лет из раннего силурийского периода использовали крошечные щетинковидные структуры, называемые сетами, для поддержания упорядоченного «шахматного» расположения — это обеспечивало им достаточно места для процветания на древнем морском дне.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, получены группой ученых под руководством профессора Хуан Бина и профессора Жун Цзяюй из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук. Исследователи изучили окаменелые остатки брахиопод вида Nucleospira calypta, сохранившиеся в породах регионов Тунцзы и Жэньхуай провинции Гуйчжоу.

Брахиоподы — морские существа с раковинами, некогда доминировавшие в палеозойских океанах — оставили здесь исключительно хорошо сохранившиеся окаменелости, запечатлевшие не только их раковины, но и хрупкие щетинки. Эти тонкие гибкие структуры, расположенные по краю мантии брахиопод, редко встречаются в окаменелом виде — особенно в породах пост-кембрийского периода — из-за их крошечного размера (около 20 микрометров в диаметре, тоньше человеческого волоса).

Чтобы выяснить, как щетинки сохранились в течение примерно 436 миллионов лет, команда использовала передовые методы визуализации: сканирующую электронную микроскопию (SEM), рентгенофлуоресцентный анализ (XRF) и микро-КТ. Они обнаружили, что щетинки сохранились благодаря уникальному процессу: сначала они быстро минерализовались пиритом в бескислородных водах, а затем покрывались кальцитом по мере изменения условий в океане. Это двойное покрытие защищало их как от разрушения, так и от разложения, даже когда пирит со временем превращался в оксиды железа.

Брахиопода Nucleospira calypta и ее щетинки, сохранившиеся в виде оксидов железа: внутренний слепок брюшного клапана и увеличенные изображения щетинок (A–D), а также SEM-изображения и спектры EDS (E–H). Автор: профессор Хуан Бин

Морфология щетинок N. calypta, сохранившихся под минерализованным покрытием (A–F), их микроструктура (F–H) и трехмерные реконструкции на основе микро-КТ (I–K). Автор: профессор Хуан Бин

Ископаемое скопление N. calypta in situ с картами распределения элементов по данным XRF (A–D), анализ пространственного распределения методом полигонов Тиссена (Вороного) (E) и дополнительный пример небольшого кластера (F). Автор: профессор Хуан Бин

Подтвердив природу щетинок, команда переключилась на изучение популяции в целом. Используя инструменты пространственного анализа — включая карты ближайших соседей и полигоны Тиссена — они обнаружили, что брахиоподы не были разбросаны случайным образом. Вместо этого они формировали неслучайный, шахматный узор, что указывает на активное регулирование расстояний между особями.

Исследователи выявили четкую математическую зависимость: среднее расстояние между брахиоподами составляло 1,5–2 длины их щетинок. Как неподвижные на вид существа достигали этого? В отличие от некоторых брахиопод, Nucleospira calypta не имела стебля (педункула) и обладала гладкой дисковидной раковиной — черты, которые, вероятно, позволяли им медленно скользить, по миллиметру за раз, либо под действием слабых течений, либо благодаря небольшим движениям тела.

Когда две особи оказывались слишком близко, их вытянутые щетинки соприкасались, что со временем приводило к постепенным корректировкам положения. В результате формировалась стабильная структура, минимизирующая конкуренцию — критически важный фактор для фильтраторов, которым необходимо пространство для захвата пищи.

«Впервые мы напрямую связали конкретную анатомическую особенность — эти крошечные щетинки — со статистически значимым пространственным узором в окаменелостях», — отметили исследователи. Это исследование предоставляет редкие доказательства того, что древние сообщества формировались не только под влиянием случайных факторов или условий среды, но и биологических взаимодействий — организмов, использующих свои тела для организации пространства.

Подробнее: Bing Huang et al, Ancient seabed checkerboard: How setae shaped spatial distributions of Silurian brachiopods, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2509354122

Источник: Chinese Academy of Sciences