Ένα παράθυρο στα πρώιμα ζώα πριν αναπτύξουν σκληρά μέρη

Με την πρώτη ματιά, το απλό θαλάσσιο σφουγγάρι δεν είναι πλάσμα μυστηρίου. Άμυαλο, χωρίς έντερα. Δεν υπάρχει πρόβλημα που χρονολογείται πριν από 700 εκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, τα πειστικά απολιθώματα σφουγγαριών πηγαίνουν μόνο 540 εκατομμύρια χρόνια πίσω, αφήνοντας ένα κενό 160 εκατομμυρίων ετών στο αρχείο απολιθωμάτων.

Σε ένα άρθρο που κυκλοφόρησε στις 5 Ιουνίου στο περιοδικό  Nature , ο γεωβιολόγος της Virginia Tech Shuhai Xiao και οι συνεργάτες του αναφέρουν ένα θαλάσσιο σφουγγάρι ηλικίας 550 εκατομμυρίων ετών από τα «χαμένα χρόνια» και προτείνουν ότι τα πρώτα θαλάσσια σφουγγάρια δεν είχαν ακόμη αναπτύξει ορυκτούς σκελετούς, προσφέροντας νέους παραμέτρους για την αναζήτηση των απολιθωμάτων που λείπουν.

Το μυστήριο των αγνοουμένων θαλάσσιων σφουγγαριών επικεντρώνεται σε ένα παράδοξο.

Οι εκτιμήσεις του μοριακού ρολογιού, που περιλαμβάνουν τη μέτρηση του αριθμού των γενετικών μεταλλάξεων που συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου, δείχνουν ότι τα σφουγγάρια πρέπει να έχουν εξελιχθεί πριν από περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια. Και όμως δεν είχαν βρεθεί πειστικά απολιθώματα σφουγγαριών σε βράχους τόσο παλιά.

Για χρόνια, αυτό το αίνιγμα ήταν αντικείμενο συζήτησης μεταξύ ζωολόγων και παλαιοντολόγων.

Ολότυπος Helicolocelluscantori gen. et sp. (α), Φωτογραφήθηκε κάτω από ανακλώμενο φως. (β), Τοπογραφικός υψομετρικός χάρτης από μικροσκόπιο σάρωσης λέιζερ. Από YUAN Xunla.

Αυτή η τελευταία ανακάλυψη συμπληρώνει το εξελικτικό γενεαλογικό δέντρο ενός από τα πρώτα ζώα, εξηγώντας τη φαινομενική απουσία του σε παλαιότερους βράχους και συνδέοντας τις κουκκίδες πίσω στις ερωτήσεις του Δαρβίνου για το πότε εξελίχτηκε.

Ο Xiao, ο οποίος πρόσφατα εισήχθη στην Εθνική Ακαδημία Επιστημών, κοίταξε για πρώτη φορά το απολίθωμα πριν από πέντε χρόνια, όταν ένας συνεργάτης του έστειλε μήνυμα με μια εικόνα ενός δείγματος που ανασκάφηκε κατά μήκος του ποταμού Yangtze στην Κίνα.

«Δεν είχα ξαναδεί κάτι παρόμοιο», είπε ο Xiao, μέλος ΔΕΠ στο Κολέγιο Επιστημών. «Σχεδόν αμέσως, κατάλαβα ότι ήταν κάτι καινούργιο».

Ο Xiao και οι συνεργάτες του από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και το Ινστιτούτο Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας της Ναντζίνγκ άρχισαν να αποκλείουν τις πιθανότητες μία προς μία: ούτε θαλάσσιο στόμιο, ούτε θαλάσσια ανεμώνη, ούτε κοράλλι. Αναρωτήθηκαν, θα μπορούσε να είναι ένα άπιαστο αρχαίο θαλάσσιο σφουγγάρι;

Σε μια παλαιότερη μελέτη που δημοσιεύθηκε το 2019, ο Xiao και η ομάδα του πρότειναν ότι τα πρώιμα σφουγγάρια δεν άφησαν απολιθώματα επειδή δεν είχαν εξελιχθεί η ικανότητα να δημιουργήσουν τις σκληρές βελονοειδείς δομές, γνωστές ως spicules, που χαρακτηρίζουν τα θαλάσσια σφουγγάρια σήμερα.

Τα μέλη της ομάδας του Xiao εντόπισαν την εξέλιξη των σφουγγαριών μέσω του αρχείου απολιθωμάτων. Καθώς πήγαιναν πιο πίσω στο χρόνο, οι σπόγγοι ήταν όλο και πιο οργανικοί στη σύνθεση και λιγότερο μεταλλοποιημένοι.

«Αν κάνετε παρέκταση, τότε ίσως τα πρώτα ήταν πλάσματα με μαλακό σώμα με εξ ολοκλήρου οργανικούς σκελετούς και καθόλου μέταλλα», είπε ο Xiao. «Αν αυτό ήταν αλήθεια, δεν θα επιζούσαν από την απολίθωση παρά μόνο σε πολύ ειδικές συνθήκες όπου η ταχεία απολίθωση συναγωνίστηκε την υποβάθμιση».

Αργότερα το 2019, η διεθνής ερευνητική ομάδα του Xiao βρήκε ένα απολίθωμα σφουγγαριού που διατηρήθηκε ακριβώς σε μια τέτοια περίσταση: ένα λεπτό στρώμα θαλάσσιων ανθρακικών πετρωμάτων που είναι γνωστό ότι διατηρεί άφθονα ζώα με μαλακό σώμα, συμπεριλαμβανομένων μερικών από τα πρώτα κινητά ζώα.

Φυλογενετική θέση του Helicolocellus, ως εξαακτινελίδιο της βλαστικής ομάδας μαζί με άλλα απολιθωμένα σφουγγάρια. Από: YUAN Xunlai.

«Τις περισσότερες φορές, αυτός ο τύπος απολιθωμάτων χάνεται στο αρχείο απολιθωμάτων», είπε ο Xiao. «Το νέο εύρημα προσφέρει ένα παράθυρο στα πρώιμα ζώα πριν αναπτύξουν σκληρά μέρη».

Η επιφάνεια του νέου απολιθώματος σφουγγαριού είναι γεμάτη με μια περίπλοκη σειρά από κανονικά κουτιά, το καθένα χωρισμένο σε μικρότερα, πανομοιότυπα κουτιά.

«Αυτό το συγκεκριμένο μοτίβο υποδηλώνει ότι το απολιθωμένο θαλάσσιο σφουγγάρι μας σχετίζεται στενότερα με ένα συγκεκριμένο είδος  σφουγγαριού», δήλωσε ο Xiaopeng Wang, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Nanjing Institute of Geology and Paleontology και στο Πανεπιστήμιο του Cambridge.

Μια άλλη απροσδόκητη πτυχή του νέου απολιθώματος σφουγγαριού είναι το μέγεθός του.

«Όταν έψαχνα για απολιθώματα πρώιμων σφουγγαριών, περίμενα να είναι πολύ μικρά», είπε ο Alex Liu, συνεργάτης από το Πανεπιστήμιο του Cambridge. «Το νέο απολίθωμα έχει μήκος περίπου 15 ίντσες με ένα σχετικά περίπλοκο, κωνικό σχέδιο σώματος, το οποίο αμφισβήτησε πολλές από τις προσδοκίες μας για την εμφάνιση πρώιμων σφουγγαριών».

Ενώ το απολίθωμα γεμίζει μερικά από τα χρόνια που λείπουν, παρέχει επίσης στους ερευνητές σημαντική καθοδήγηση σχετικά με τον τρόπο αναζήτησης αυτών των απολιθωμάτων - κάτι που ελπίζουμε ότι θα επεκτείνει την κατανόηση της πρώιμης εξέλιξης των ζώων πιο πίσω στο χρόνο.

«Η ανακάλυψη δείχνει ότι ίσως τα πρώτα σφουγγάρια ήταν σπογγώδη αλλά όχι υαλώδη», είπε ο Xiao. «Γνωρίζουμε τώρα ότι πρέπει να διευρύνουμε την άποψή μας όταν ψάχνουμε για πρώιμα σφουγγάρια».

Γεωδίφης με πληροφορίες από την σελίδα geologyscience.konfidenciale.com/

Shuhai Xiao, A late-Ediacaran crown-group sponge animal, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07520-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07520-y