Копролиты жука из бирманского янтаря подтвердили гипотезу об эволюции опылителей
Китайские и британские палеонтологи описали необычный образец бирманского янтаря возрастом около 100 миллионов лет. В нем заключен жук неизвестного ранее вида, окруженный пыльцевыми зернами цветкового растения, а рядом с насекомым располагаются два состоящих из пыльцы копролита. Как отмечают исследователи в статье для журнала Nature Plants, находка подтверждает гипотезу, что жуки были одними из первых опылителей цветковых растений: они посещали цветки, чтобы поесть пыльцы, и при этом переносили ее с одного растения на другое.
В основе привычного нам мира лежат тысячи экологических связей. Одна из важнейших среди них — сотрудничество цветковых растений и насекомых-опылителей, таких как пчелы, бабочки и мухи. По оценкам биологов, начало этим взаимовыгодным отношениям было положено около ста миллионов лет назад. Однако при каких именно обстоятельствах насекомые начали опылять цветковые растения, пока не до конца ясно. Это неудивительно, ведь реконструировать экологические особенности давно вымерших видов непросто.
К счастью, порой в руках палеонтологов оказываются отлично сохранившиеся экземпляры ископаемых насекомых-опылителей, благодаря которым можно больше узнать о древних экосистемах. Недавно мы рассказывали об одной из таких находок — образце мухи-длиннохоботницы Hirmoneura messelense, который обнаружили в эоценовых отложениях Германии. В брюшке насекомого специалисты зафиксировали присутствие пыльцы нескольких видов кустарников. Открытие подтвердило, что представители семейства длиннохоботниц опыляли растения уже в эоцене, а также помогло уточнить, какими были условия на юге Германии около 47,5 миллиона лет назад.
Команде специалистов из Китая и Великобритании, которую возглавил Чэньян Цай (Chenyang Cai) из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук, удалось обнаружить еще более древнего опылителя. Разбирая образцы бирманского янтаря возрастом 98,17 миллиона лет, ученые увидели в одном из них хорошо сохранившегося жука из семейства цветочных блестянок (Kateretidae), который оказался представителем неизвестного ранее рода и вида.
Древнее насекомое было очень мелким — длина его тела составляла всего 1,27 миллиметра. Тем не менее, находка привлекла значительный интерес палеонтологов. Дело в том, что в янтаре вокруг жука ученые рассмотрели около сотни пыльцевых зерен, принадлежащих цветковому растению из вымершего рода Tricolpopollenites. Четыре скопления зерен располагаются рядом с жуком, и по крайней мере два зерна пристали к брюшку насекомого.
По мнению исследователей, это указывает, что жук переносил пыльцу с цветка на цветок, подобно ныне живущим цветочным блестянкам. Дополнительный аргумент в пользу этой идеи — наличие щетинок на конечностях и брюшке жука, к которым легко могли прикрепляться пыльцевые зерна. Отталкиваясь от предположения, что насекомое было опылителем, Чэньян Цай с соавторами выбрали для него соответствующее научное название: Pelretes vivificus. Родовое имя происходит от древнечешского слова, обозначающего пыльцу (один из авторов статьи родом из Чехии), а видовое переводится с латыни как «дающий жизнь» — намек на возможную роль жука в размножении растений.
В том же образце янтаря Чэньян Цай и его коллеги обнаружили два цилиндрических копролита, которые состоят из пыльцевых зерен Tricolpopollenites. Судя по их строению и возрасту находки, они принадлежат какому-то жуку. Поскольку ископаемые экскременты располагаются рядом с P. vivificus (ближайший — на расстоянии двух миллиметров от насекомого), палеонтологи решили, что именно он их и произвел. Таким образом, представители данного вида могли посещать цветки растений из рода Tricolpopollenites, чтобы поедать пыльцу. При этом часть зерен они уносили на брюшке и лапках на другие цветки того же вида, обеспечивая опыление.
Палеонтологи давно предполагают, что жуки, питавшиеся пыльцой, были первыми опылителями цветковых растений. Вероятно, изначально эти насекомые (вместе с представителями некоторых других групп) переносили пыльцу голосеменных растений типа саговников, а затем, в середине мелового периода, переключились на цветковые растения. Впоследствии опылять цветки начали и другие насекомые, а сами цветковые растения научились производить нектар. Данную гипотезу подтверждают образцы бирманского янтаря, в которых жуки сохранились вместе с пыльцой голосеменных и цветковых растений. Однако до обнаружения P. vivificus и его копролитов у специалистов не было столь твердых доказательств, что жуки эпохи динозавров посещали цветы и кормились их пыльцой.
Интересно, что P. vivificus — уже третий вид жуков из бирманского янтаря, для которого отмечена связь с пыльцой цветковых растений. Это указывает, что в среднем мелу сразу несколько групп этих насекомых освоили питание пыльцевыми зернами цветковых растений и стали их опылителями.
Чэньян Цай принимал участие в еще одном исследовании мезозойских насекомых, о котором мы рассказывали. Команда, в которую он входил, проанализировала наноструктуры на поверхности тел ос, мух и жуков из бирманского янтаря, и пришла к выводу, что эти насекомые были окрашены в сине-зеленые цвета.
Сергей Коленов
Его находка подтвердила, что у всех современных амфибий был общий предок
Палеонтологи описали древнейшую червягу, которая жила на территории современной Аризоны в позднем триасе, 223-218 миллионов лет назад. Она получила название Funcusvermis gilmorei — «фанковый червь Гилмора». По мнению первооткрывателей, данный вид был переходной формой между наземными и подземными амфибиями. Как отмечается в статье для журнала Nature, включив F. gilmorei в филогенетический анализ, исследователи смогли подтвердить, что у всех современных амфибий был единый предок, живший около 333,5 миллиона лет назад. Червяги (Gymnophiona) остаются одной из наименее изученных групп позвоночных. Хотя зоологи успели описать около 250 видов этих лишенных конечностей амфибий, населяющих тропики и субтропики Центральной и Южной Америки, Африки и Южной Азии, о многих из них почти ничего неизвестно. Это неудивительно, если учесть, что большинство червяг проводят всю жизнь в почве и лесной подстилке, где охотятся на дождевых червей и других беспозвоночных. Лишь некоторые из них освоили пресные водоемы и научились добывать более крупных жертв. Происхождение червяг изучено еще хуже. Палеонтологи всего одиннадцать раз находили остатки древних представителей данной группы, причем с уверенностью отнести к ней можно лишь два вида, раннемеловую Rubricacaecilia monbaroni и раннеюрскую Eocaecilia micropodia. При этом возникли червяги, вероятно, уже в каменноугольном или пермском периоде, так что по меньшей мере первые семьдесят миллионов лет их эволюции не оставили никаких следов в палеонтологической летописи. Несколько лет назад специалисты заявили, что обнаружили древнейшую червягу, жившую на территории современного штата Колорадо в позднем триасе, 221–206 миллионов лет назад. Однако далеко не все их коллеги согласны, что амфибию, получившую название Chinlestegophis jenkinsi, действительно можно считать червягой. Команда палеонтологов под руководством Бена Клигмана (Ben T. Kligman) из Виргинского политехнического института и университета штата описала более достоверного кандидата на роль самой древней червяги. В центре внимания исследователей оказались окаменевшие кости по меньшей мере 76 безногих амфибий, обнаруженные на позднетриасовой формации Чинле в национальном парке Петрифайд-Форест, штат Аризона. Возраст находки составил 223-218 миллионов лет (остатки вида C. jenkinsi также были обнаружены на формации Чинле, однако на другом, более молодом ее участке, который расположен в другом штате). Сосредоточившись на анализе окаменевших челюстей, позвонка и бедренной кости, Клигман с соавторами подтвердили, что они принадлежали неизвестной ранее древней червяге. Она получила научное название Funcusvermis gilmorei — то есть «фанковый червь Гилмора». Родовое имя отсылает к популярной песне группы Ohio Players «Funky Worm» (ее авторы работы часто слушали на раскопках), а видовое дано в честь Неда Гилмора (Ned Gilmore), куратора музейной коллекции из Дрексельского университета. По мнению авторов, к этому виду принадлежали все 76 особей, найденных на формации Чинле. https://youtu.be/bSIb4T5vu9E В отличие от современных червяг, F. gilmorei обладал развитыми конечностями. Клигман и его соавторы предполагают, что этот вид был переходной формой между наземными и подземными амфибиями. Судя по строению черепа, «фанковый червь» уже умел рыть почву головой. На следующем этапе исследователи сопоставили особенности строения F. gilmorei с 63 другими видами позвоночных. Оказалось, что эта амфибия принадлежит к кладе, которая отделилась от эволюционного древа Gymnophiona раньше других вымерших и современных червяг. С группой, объединяющей R. monbaroni, E. micropodia и ныне живущих червяг, F. gilmorei связывают сестринские отношения. Дополнительный анализ показал, что группа беспанцирных амфибий (Lissamphibia), которая объединяет червяг, бесхвостых и хвостатых амфибий (а также вымершую в кайнозое группу Albanerpetontidae) является монофилетической, то есть происходит от единого предка. Возникла она, по оценкам авторов, около 333,5 миллиона лет назад на суперконтиненте Пангея. С Пангеей связано и происхождение червяг. Современная Аризона находилась в экваториальной части этого суперконтинента. Вероятно, на этих широтах и возникли первые червяги. После распада Пангеи на Лавразию и Гондвану эти амфибии оказались на обоих этих континентах, а миллионы лет спустя сдвинули ареалы в регионы с теплым и влажным климатом. В заключение следует отметить, что выводы Клигмана и его коллег опровергают гипотезу первооткрывателей C. jenkinsi, которые предполагали, что червяги имеют независимое от других современных амфибий происхождение и являются потомками стереоспондильных амфибий (Stereospondyli). Судя по всему, C. jenkinsi была не настоящей червягой, а стереоспондильной амфибией, которая приобрела сходство с червягами в результате конвергентной эволюции. При этом жила она примерно в тех же местах, что и F. gilmorei — и почти в одно время с ней. Ранее мы рассказывали о том, как южноамериканские кольчатые червяги (Siphonops annulatus) оказались обладателями ядовитых зубов. На обеих челюстях этих амфибий исследователи обнаружили ядовитые железы, открывающиеся у основания зубов. Сходные структуры были выявлены и у других видов червяг. Такая особенность может быть адаптацией безногих амфибий к охоте на беспозвоночных и мелких позвоночных. Возможно, она появилась еще на первых этапах эволюции группы.