Окаменелая нервная система указывает на морское происхождение пауков и их родственников

Иллюстрация того, как могло выглядеть животное Mollisonia более 500 миллионов лет назад. Автор: Ник Страуcфелд

Новый анализ прекрасно сохранившейся окаменелости, жившей полмиллиарда лет назад, предполагает, что паукообразные — пауки и их близкие родственники — эволюционировали в океане. Это бросает вызов широко распространённому мнению, что их разнообразие возникло только после того, как их общий предок завоевал сушу.

Пауки и скорпионы существуют уже около 400 миллионов лет, почти не изменившись. Вместе с другими членистоногими, объединёнными в группу паукообразных, они доминировали на Земле как самая успешная группа членистоногих хищников. Исходя из их ископаемых останков, считалось, что паукообразные жили и развивались исключительно на суше.

В исследовании, проведённом под руководством Николаса Страуcфелда из Университета Аризоны и опубликованном в Current Biology, учёные из США и Великобритании провели детальный анализ окаменелых структур мозга и центральной нервной системы вымершего животного Mollisonia symmetrica.

До сих пор считалось, что оно представляет собой предкового представителя группы членистоногих, известных как хелицеровые, живших в кембрийский период (540–485 миллионов лет назад) и включавших предков современных мечехвостов.

К удивлению исследователей, нейронная организация окаменелого мозга Mollisonia оказалась устроена не так, как у мечехвостов, а идентично современным паукам и их родственникам.

«До сих пор активно обсуждается, где и когда появились первые паукообразные, какими были их предки среди хелицеровых, и были ли они морскими или полуводными, как мечехвосты», — сказал Страуcфелд.

Современные методы визуализации позволили исследователям выявить ключевые анатомические особенности в окаменелых останках Mollisonia. Автор: Ник Страуcфелд

Страуcфелд и его коллеги обнаружили, что мозг и нервная система Mollisonia имеют признаки, характерные для паукообразных. Как и у современных пауков, передняя часть тела Mollisonia (просома) содержит радиально расположенные сегментарные ганглии, управляющие движениями пяти пар конечностей.

Кроме того, у Mollisonia обнаружен несегментированный мозг, от которого отходят короткие нервы к клешнеобразным «челюстям», напоминающим хелицеры пауков.

Но решающим доказательством принадлежности Mollisonia к паукообразным стала уникальная организация её мозга, которая противоположна строению мозга современных ракообразных, насекомых, многоножек и даже мечехвостов.

«Это как если бы мозг типа Limulus, встречающийся у кембрийских окаменелостей, или мозг предковых и современных ракообразных и насекомых, был перевёрнут задом наперёд — именно это мы видим у современных пауков», — объяснил Страуcфелд.

По словам соавтора исследования Фрэнка Хёрта из Королевского колледжа Лондона, такая инверсия могла стать ключевым эволюционным преимуществом, так как обеспечивала более быструю передачу сигналов между нейронными центрами и двигательными цепями.

Эта особенность, вероятно, способствовала развитию охотничьих навыков, скорости преследования и, в случае пауков, искусного плетения ловчих сетей.

«Мозг паукообразных не похож ни на один другой мозг на этой планете, — добавил Страуcфелд. — Его организация, вероятно, связана с вычислительной скоростью и контролем движений».

Сравнение мозга мечехвоста (слева), окаменелости Mollisonia (в центре) и современного паука (справа) демонстрирует поразительные выводы исследования: три области мозга Mollisonia (зелёная, пурпурная и синяя) инвертированы по сравнению с мечехвостом и соответствуют строению мозга пауков. Автор: Ник Страуcфелд

Первыми существами, вышедшими на сушу, вероятно, были многоножкообразные членистоногие и предки насекомых. Страуcфелд предполагает, что паукообразные типа Mollisonia также могли адаптироваться к жизни на суше, охотясь на ранних насекомых.

«Способность летать даёт серьёзное преимущество, когда за тобой гонится паук, — отметил учёный. — Но, несмотря на это, насекомые по-прежнему попадают в миллионы искусно сплетённых паутин».

Для исследования Страуcфелд работал с образцом Mollisonia в Музее сравнительной зоологии Гарвардского университета, делая сотни фотографий при разном освещении и увеличении. Чтобы исключить случайное сходство, соавтор Дэвид Эндрю провёл статистический анализ 115 нейронных и анатомических признаков у современных и вымерших членистоногих. Результаты подтвердили, что Mollisonia относится к сестринской группе современных паукообразных.

К сожалению, другие окаменелости, похожие на Mollisonia, не сохранились достаточно хорошо для анализа нервной системы. Однако, если у них был аналогичный мозг, их потомки могли дать начало различным наземным линиям паукообразных.

Больше информации: Cambrian origin of the arachnid brain, Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.06.063