Εγγραφείτε στο επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα σχετικά με συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές προόδους και πολλά άλλα.
Ένα εξαφανισμένο θαλάσσιο πλάσμα σε σχήμα κορδέλας στο μέγεθος ενός ανθρώπινου χεριού ήταν ένα από τα πρώτα ζώα που ανέπτυξαν πρόδρομο της σπονδυλικής στήλης. Οι επιστήμονες αναγνώρισαν πρόσφατα το νευρικό κορδόνι του ζώου στρίβοντάς το με λάθος τρόπο. Αναποδογύρισαν τα απολιθώματα του.
Ο παλαιοντολόγος Charles Doolittle Wolcott συνάντησε για πρώτη φορά απολιθώματα του Pikaia στις καταθέσεις Burgess Shale στη Βρετανική Κολομβία, ηλικίας 508 εκατομμυρίων ετών, και τα περιέγραψε σε ένα έγγραφο του 1911. Το ζώο είχε μήκος περίπου 16 εκατοστά και είχε ένα πεπλατυσμένο, κουλουριασμένο σώμα και ένα μικροσκοπικό κεφάλι επενδεδυμένο με δύο πλοκάμια στην άκρη και εξωτερικά βράγχια. Αρχικά θεωρήθηκε ότι ήταν στοιχειώδη πόδια, έτσι το ζώο τοποθετήθηκε με αυτές τις δομές στραμμένες προς τα κάτω.
Το 2012, μετά από δεκαετίες μελέτης απολιθωμάτων Pikaia, οι ερευνητές περιέγραψαν τις απολιθωμένες εσωτερικές δομές του ζώου με μεγάλη λεπτομέρεια. Αναγνώρισαν ένα μακρύ σκέλος κοντά στην κοιλιά ως αιμοφόρο αγγείο και όρισαν μια τρισδιάστατη δομή σε σχήμα λουκάνικου κάτω από την πλάτη του ζώου ως ραχιαίο όργανο, το οποίο μπορεί να παρείχε εσωτερική υποστήριξη, αν και ένα τέτοιο όργανο ήταν ανατομικά διαφορετικό από οτιδήποτε βρέθηκε σε απολιθώματα ή ζωντανά ζώα.
Ωστόσο, μια πρόσφατη ανάλυση των απολιθωμάτων Pikaia από μια άλλη ομάδα επιστημόνων, που δημοσιεύτηκε στις 11 Ιουνίου στο περιοδικό Current Biology, έχει ανατρέψει αυτή την άποψη και όλες τις άλλες προηγούμενες μελέτες του Pikaia.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, προηγούμενες ανατομικές ερμηνείες τοποθετούσαν το ζώο με λάθος πλευρά προς τα πάνω. Το λεγόμενο ραχιαίο όργανο βρισκόταν στην πραγματικότητα στην κοιλιά και ήταν τα έντερα του Πικάια. Το ύποπτο αιμοφόρο αγγείο ήταν ένας νευρικός λώρος, ένα χαρακτηριστικό που σχετίζεται με την ομάδα των χορδών των ζώων στη φυλή Chordates.
Όλα τα συγχορδόνια, όπως τα σπονδυλωτά, τα χελόψαρα και τα χιτωνοφόρα ή τα θαλασσινά, έχουν μια εύκαμπτη, σε σχήμα ράβδου νευρική δομή στην πλάτη τους που ονομάζεται νοτόχορδο κάποια στιγμή στη ζωή τους.
Το Pikaia αρχικά θεωρήθηκε ότι ήταν σκουλήκι, αλλά αργότερα αναβαθμίστηκε σε έναν πρώιμο τύπο χορδής με βάση χαρακτηριστικά όπως το σχήμα ορισμένων μυών και τη θέση του πρωκτού. Ωστόσο, οι ειδικοί δεν ήταν βέβαιοι πού ακριβώς έπρεπε να τοποθετηθεί ο Πικάια στο οικογενειακό δέντρο των χορδών.
Με την περιγραφή ενός νευρικού κλώνου, το Pikaia μπορεί τώρα να θεωρηθεί μέρος της προγονικής γραμμής όλων των χορδών, ακόμα κι αν δεν υπάρχουν άμεσοι απόγονοι ακόμα ζωντανοί σήμερα, ανέφεραν οι συγγραφείς της μελέτης.
Η αντιστροφή του Pikaia «ξεκαθαρίζει πολλά», είπε ο εξελικτικός βιολόγος Dr. Jon Mallatt, κλινικός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Αϊντάχο. Ο Mallatt, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα, δημοσίευσε μια εργασία για τον Pikaia το 2013 στην οποία ανέλαβε την καθιερωμένη (και ανάποδη) θέση του σώματος.
Εκ των υστέρων, η αλήθεια ήταν «προφανώς» κρυμμένη και η αντιστροφή του προσανατολισμού διευκρινίζει το ερώτημα γιατί το υποτιθέμενο αιμοφόρο αγγείο και η ραχιαία δομή του Pikaia συγκρούστηκαν με γνωστά ανατομικά χαρακτηριστικά άλλων χορδών, είπε ο Mallatt.
«Το Pikaia έγινε ξαφνικά πολύ λιγότερο παράξενο», είπε.
Νέα κατεύθυνση
Η επανεκτίμηση της κατεύθυνσης προς την οποία θα έπρεπε να αναπτυχθεί η Pikaia ξεκίνησε πριν από χρόνια με έναν συν-συγγραφέα της νέας μελέτης, τον Dr. Ο Jakob Vinther, λέκτορας μακροεξέλιξης στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ στο Ηνωμένο Βασίλειο, δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Giovanni Mussini, ερευνητής και διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Γεωεπιστημών στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Υπάρχουν αρκετοί λόγοι για να επανεξετάσουμε τις προηγούμενες ερμηνείες των απολιθωμάτων, είπε ο Μουσίνι στο CNN. Από τη μια πλευρά, υπήρχε το μυστήριο του τι πίστευαν οι επιστήμονες ότι ήταν η θέση του πίσω οργάνου. Η τοποθέτησή του – κοντά στην υποτιθέμενη πλάτη του Πικάια – απέκλεισε το ενδεχόμενο το όργανο να είναι έντερο.
Ωστόσο, μετά την ανατροπή του Pikaia, η θέση και τα χαρακτηριστικά του οργάνου είχαν πιο ανατομική αίσθηση. Διευρύνθηκε και έφτασε στον φάρυγγα του ζώου, την περιοχή του λαιμού όπου τα έντερα συνδέονται συνήθως με το στόμα. Η τρισδιάστατη κατάστασή του θα μπορούσε να εξηγηθεί από την παρουσία χημικά αντιδρώντων ιστών – χαρακτηριστικά ενός εντέρου. Σε άλλα απολιθώματα από τον σχιστόλιθο Burgess, άφθονα ιόντα και αντιδραστικές ενώσεις που συνήθως βρίσκονται στον εντερικό ιστό προκαλούν τις πεπτικές δομές να μεταλλοποιούνται ταχύτερα από το υπόλοιπο σώμα, διατηρώντας έτσι περισσότερο το αρχικό τους σχήμα. Οι δομές μέσα στο όργανο του Pikaia μπορεί να ήταν υπολείμματα καταπιμένων τροφών, σύμφωνα με τη μελέτη.
Σε ένα ανεστραμμένο Πίκαια, τα εξωτερικά βράγχια που προηγουμένως έδειχναν προς τα κάτω ήταν τώρα στραμμένα προς τα πάνω, όπως συμβαίνει με τα εξωτερικά βράγχια των σύγχρονων λασπόπλων και αξολότλ.
Το Flipping Pikaia άλλαξε επίσης την ευθυγράμμιση των μυϊκών ομάδων, οι οποίες συγκεντρώνονται σε κύματα. Αυτοί οι μύες, που ονομάζονται μυομερή, είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό των σπονδυλωτών. Στη νέα θέση του Pikaia, το ισχυρότερο σημείο κάμψης αυτών των μυών είναι κατά μήκος της ράχης του, κάτι που ισχύει και για τη διάταξη των μυομερών σε άλλα ζώα με ραχοκοκαλιά.
«Αυτό καθιστά τις κινήσεις του Pikaia συνεπείς με εκείνες των σύγχρονων χορδών», είπε ο Mussini.
Βρες το νεύρο
Το υποτιθέμενο αιμοφόρο αγγείο του Πικάια αποτελούσε επίσης ένα ανατομικό μυστήριο επειδή του έλειπαν τα τυπικά κλαδιά των αιμοφόρων αγγείων των σπονδυλωτών.
«Είναι μια ενιαία γραμμή που διατρέχει το μεγαλύτερο μέρος του σώματος μέχρι το κεφάλι, όπου χωρίζεται στα δύο σκέλη που οδηγούν στα πλοκάμια», είπε ο Mussini.
Ένας σημαντικός λόγος για την αναγνώριση της δομής ως νευρικού κορδονιού είναι τα απολιθωμένα νευρικά συστήματα άλλων ζώων από την περίοδο της Κάμβριας (541 έως 485,4 εκατομμύρια χρόνια πριν) που ανακαλύφθηκαν την τελευταία δεκαετία, πρόσθεσε ο Mussini.
«Έχουμε τώρα μια καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο απολιθώνονται τα νεύρα και άλλοι ιστοί επειδή είχαμε την τύχη να βρούμε μια ολόκληρη σειρά νευρικών συστημάτων της Κάμβριας σε άλλα κοιτάσματα», είπε. «Τα περισσότερα από αυτά προέρχονται από κινεζικά απολιθώματα που έχουν έρθει στο φως τα τελευταία χρόνια».
Πολλά από αυτά τα απολιθώματα ήταν αρθρόποδα –ασπόνδυλα με εξωσκελετές– με ζωντανούς συγγενείς όπως έντομα, αραχνίδια και καρκινοειδή. Η σύγκριση των απολιθωμάτων με τα σύγχρονα αρθρόποδα βοήθησε τους παλαιοντολόγους να εντοπίσουν διατηρημένους εσωτερικούς ιστούς. Ένα παράδειγμα είναι ένα απολιθωμένο δείγμα του αρθρόποδου της Κάμβριας Mollisonia, του οποίου η δομή του εγκεφάλου είναι συγκρίσιμη με αυτή των αραχνών, των σκορπιών και των πεταλοειδών καβουριών που ζουν σήμερα, είπε ο Mussini.
Αν και δεν υπάρχουν ζωντανά ανάλογα του Pikaia, τα δεδομένα των απολιθωμάτων αρθρόποδων παρείχαν στους επιστήμονες ένα πιο λεπτομερές πλαίσιο αναφοράς για το νευρικό κορδόνι του Pikaia. Όπως και άλλοι απολιθωμένοι νευρικοί ιστοί, ο νευρικός ιστός του Πικάια ήταν σκοτεινός, πλούσιος σε άνθρακα και σχετικά εύθραυστος σε σύγκριση με άλλους απολιθωμένους ιστούς.
Αυτό το νευρικό κορδόνι εδραιώνει την ιδιότητα του Pikaia ως χορδή, τοποθετώντας το “αρκετά στη βάση αυτού που θα θεωρούσαμε παραδοσιακά ακόρντα”, είπε ο Mallatt.
Μεγάλο μέρος της ανατομίας του Pikaia παραμένει μυστήριο, αλλά το να το δούμε από μια νέα οπτική γωνία θα μπορούσε να προσφέρει νέες γνώσεις για την αινιγματική ποικιλομορφία των χαρακτηριστικών του, λέει ο Mussini.
«Πολλές από αυτές τις λεπτομέρειες ήρθαν στο φως μόνο τα τελευταία δέκα ή δώδεκα χρόνια», πρόσθεσε ο Mussini. «Οι συγγραφείς της εργασίας του 2012 μπορούν σίγουρα να συγχωρεθούν που δεν έθεσαν αυτές τις λεπτομέρειες προς συζήτηση, καθώς πρόκειται για ένα έργο σε εξέλιξη».
Η Mindy Weisberger είναι επιστημονική συγγραφέας και παραγωγός μέσων ενημέρωσης της οποίας η δουλειά έχει εμφανιστεί στα περιοδικά Live Science, Scientific American και How It Works.
Για περισσότερες ειδήσεις και ενημερωτικά δελτία του CNN, δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο CNN.com