Yang Jie / Zhang Xiguang
Ongeveer een half miljard jaar geleden zat in de huidige Chinese provincie Yunnan een kleine larve vast in de modder. Honderden miljoenen jaren later, nadat de modder allang was veranderd in de zwarte schalie van de Yuan’shan-formatie, kwam de larve weer boven water, een zorgvuldig bewaarde tijdcapsule die meer zou onthullen over de evolutie van geleedpotigen.
Youti Yuanshi is met het blote oog nauwelijks waarneembaar. Het is ongeveer zo groot als een maanzaad en is zo goed bewaard gebleven dat het exoskelet bijna volledig intact is, en zelfs de contouren van wat ooit de interne organen waren, kunnen worden gezien door een microscooplens. Onderzoekers van de Universiteit van Durham die het onderzochten, konden kenmerken van zowel oude als moderne geleedpotigen zien. Sommige van deze kenmerken vertelden hen hoe de eenvoudigere, wormachtige voorouders van levende geleedpotigen zich ontwikkelden tot complexere organismen.
Dit werd ook ontdekt door het onderzoeksteam Y. yuanshi, die bestond tijdens de Cambrische explosie (toen de meeste grote diergroepen in het fossielenbestand begonnen te verschijnen), heeft bepaalde kenmerken gemeen met bestaande geleedpotigen, zoals schaaldieren, fluwelen wormen en beerdieren. ‘Een diepe evolutionaire positie Youti Yuanshi… illuminatie[es] interne anatomische veranderingen die de opkomst en diversificatie veroorzaakten [arthropods]’, zeggen ze in een onderzoek dat onlangs in Nature verscheen.
Van binnen naar buiten en van buiten naar binnen
Hoewel veel fossielen die bewaard zijn gebleven in modderige omgevingen, zoals de Yuan’shan-formatie, door compressie zijn afgeplat, Y. Yuanshi bleef driedimensionaal, waardoor het gemakkelijker te onderzoeken is. Hoe zag die larve er van binnen en van buiten uit?
Het onderzoeksteam kon het meteen vertellen Y. Yuanshi was een lobopodium. Lobopoden zijn een groep uitgestorven geleedpotigen met lange lichamen en stompe benen, of lobopoden. In het midden van elk van de twintig segmenten bevindt zich een paar lobopoden, en deze segmenten worden ook korter van de voorkant naar de achterkant van het lichaam. Hoewel het zachte weefsel niet bewaard is gebleven, duiden bolvormige contouren op een oog aan elke kant van het hoofd, hoewel het niet bekend is of dit samengestelde ogen waren. Dit wezen had een stomodeum – de voorloper van een mond – maar geen anus. Hij zou ook voedsel moeten opnemen en afval via zijn mond moeten afvoeren.
Youti yuanshi het heeft een holte, bekend als de periviscerale holte, die de omtrek van een buis omringt waarvan men denkt dat deze ooit de darm was. De darmen van het wezen eindigen zonder opening, wat het ontbreken van een anus verklaart. Binnen elk segment bevinden zich een paar openingen naar het midden toe. Onderzoekers denken dat dit bewijs is van spijsverteringsklieren, vooral nadat ze deze hebben vergeleken met spijsverteringsklieren in fossielen van andere geleedpotigen uit hetzelfde tijdperk.
De ring rond de mond van de larve was ooit een circumorale zenuwring, die in verbinding stond met zenuwen die zich uitstrekten naar de ogen en aanhangsels in het eerste segment. In zijn hoofd is een leegte waar zijn hersenen zaten. De vorm van deze lege kamer geeft inzicht in hoe de hersenen waren gestructureerd. Van wat de onderzoekers konden zien: de hersenen Y. Yuanshi had een wigvormig voorste deel en de rest van de hersenen was in twee delen verdeeld, zoals blijkt uit de omtrek van het membraan ertussen.
Heel, heel, ver weg toen en nu
Gezien de fysieke kenmerken denken onderzoekers van wel Y. Yuanshi toont de kenmerken van zowel uitgestorven als bestaande geleedpotigen. Sommige voorouderlijke kenmerken zijn aanwezig in alle geleedpotigen, zowel levend als uitgestorven. Anderen zijn voorouderlijke kenmerken die mogelijk aanwezig waren bij uitgestorven geleedpotigen, maar die alleen aanwezig zijn bij sommige levende geleedpotigen.
Een van de kenmerken die tegenwoordig bij alle geleedpotigen aanwezig zijn, is het protocerebrum; zijn evolutionaire voorganger was de circumorale zenuwring die aanwezig was in de Y. Yuanshi. Het protocerebrum is het eerste segment van de hersenen van geleedpotigen, dat de ogen en aanhangsels bestuurt, zoals antennes bij fluwelen wormen en monddelen bij tardigrades. Nog een kenmerk Y. Yuanshi aanwezig in bestaande en uitgestorven geleedpotigen is het bloedsomloopsysteem, dat vergelijkbaar is met dat van moderne geleedpotigen, vooral schaaldieren.
Lobopoden zijn een morfologisch kenmerk Y. Yuanshi die nu alleen bij sommige geleedpotigen voorkomen – beerdiertjes en fluweelwormen. Tijdens het Cambrium bestonden er nog veel meer soorten lobopoden. Lobopodiërs hadden ook een zeer gestructureerd bloedsomloopsysteem in hun benen en andere aanhangsels, dat het dichtst bij dat van fluwelen wormen lag.
“De architectuur van het zenuwstelsel biedt informatie over de vroege configuratie [arthropod] de hersenen en de bijbehorende aanhangsels en sensorische organen, waardoor overal homologieën worden opgehelderd [arthropods]”, aldus de onderzoekers in hetzelfde onderzoek.
Yuti yuanshi houdt nog steeds vast aan enkele mysteries. Ze hebben vooral te maken met het feit dat het een larve is; hoe hij er als volwassene uitzag, is een raadsel, en het is mogelijk dat de soort samengestelde ogen of zwemkleppen ontwikkelde tegen de tijd dat hij volwassen werd. Of het de larve is van een reeds bekende uitgestorven soort lobopoden is een open vraag. Misschien liggen de antwoorden ergens in de Yuan’shan-schalie begraven.
natuur, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07756-8