Hallucigenia - Bodljikava enigma iz kambrijuma

          Kambrijumska eksplozija, koja je trajala svega 20-25 miliona godina, je predstavljala početak adaptivne radijacije višećelijskih životinja gdje je osnovni pokretač evolucionih promjena predstavljao odnos predatora i plijena. Ovakav nagli razvoj različitih adaptacija je doveo do nastanka najbizarnijih oblika višećelijskog života koji je ikada postojao na našoj planeti. Jedan ovakav organizam, Hallucigenia, je pronađen u fosilnom obliku 1911. godine u Burgess Shale formaciji, najvećem kanadskom pronalazištu kambrijumskih fosila. Međutim, ovi fosili, koji su bili stari 508 miliona godina, su najprije bili pogrešno identifikovani kao ostaci morskog crva Canadia, koji je takođe živio tokom kambrijuma. Tek 1977. godine, više od 6 decenija nakon otkrića prvobitnih fosila, engleski paleontolog Simon Conway Morris je ustanovio da se ipak radi o novoj, prethodno neopisanoj vrsti, koju je nazvao Hallucigenia sparsa, zbog njenog jako bizarnog i psihodeličnog izgleda.

Jedan od prvobitno otkrivenih fosila halucigenije iz Burgess Shale formacije

(Izvor: http://evolution.berkeley.edu, 2017.)

          Prvobitni fosili su prikazali organizam koji je bio crvolikog izgleda, dugačak od 5 do 35 milimetara, sa dva reda od po 7 čvrstih bodlji na jednoj strani tijela (1), dok se na suprotnoj strani mogao uočiti jedan red sa 7 mekanih pipaka koji završavaju klještolikim strukturama (2). Na istoj strani, pri samom kraju tijela, nalazila su se i 3 dodatna, sitna pipka (3). Na jednom kraju tijela je bio uočljiv okrugli crni grumenčić (4), dok je na suprotnoj strani bila prisutna izdužena tanka mrlja (5), što je onemogućilo tačnu identifikaciju glavenog regiona organizma. 

Fosil halucigenije sa označenim morfološkim strukturama: 1. dvostruki red bodlji; 2. pojedinačan red pipaka koji završavaju klještima; 3. sitni periferni pipci; 4. crni grumenčić; 5. izdužena mrlja na kraju tijela

(Izvor: http://www.cam.ac.uk, modifikovano)

          Zbog ovakvih morfoloških podataka, prva rekonstrukcija ove praistorijske životinje je prikazala stvorenje koje je bodljama hodalo po morskom dnu, a na leđima je nosilo 7 pipaka kojima je hvatalo plijen.  Pošto su pipci završavali sa klještolikim strukturama, pretpostavilo se da su imali ulogu u lančanom prenošenju hrane sa zadnje strane tijela sve do prednjeg grumenčića, za koji se smatralo da pretstavlja glaveni region. Druga hipoteza o načinu ishrane, koju je postavio Morris, predlagala je da je svaki leđni pipak posjedovao usni otvor. 

Prvobitna rekonstrukcija izgleda halucigenije prema Morris-u, koji je opisao vrstu

(Izvor: http://www.as.wvu.edu, 2017.)

          Ovakve interpretacije su postavile mnogo više pitanja nego što su ih odgovorile, tako da je Hallucigenia dugo pretstavljala veliku zagonetku za naučnike. Paleontolozi su neprestano raspravljali o tome na kojem kraju tijela se zapravo nalazi glava ovog organizma i da li bodljikave noge uopšte predstavljaju efikasan vid lokomocije. Takođe, nije ponuđeno nijedno rješenje za postojanje i ulogu sitnih pipaka blizu repnog kraja organizma.Najbizarniji od svega je bio predloženi način lančanog transporta hrane do usnog otvora, što bi zahtijevao ulaganje velikog fizičkog napora za ishranu eventualno siromašnim česticama hrane. U prirodi važi pravilo da životinje postavljalju usta u što kraćem rastojanju od izvora hrane, dok je rekonstrukcija halucigenije predložila maksimalno moguće rastojanje. Alternativno rješenje bi bilo da organizam koristi bodlje sa donje strane tijela kako bi se usidrilo za kamenito morsko dno na putu morskih struja, pipcima sakupljajući lebdeće čestice hrane i prenoseći ih do glave, ponašajući se kao nekakva prenosiva morska sasa. Drugi naučnici su ipak tvrdili da Hallucigenia zapravo predstavlja fosilizovani ostatak otkinutog ekstremiteta neke krupnije, nepoznate životinje.

Ilustracija zastarjele interpretacije morfološkog izgleda halucigenije

(Izvor: http://www.theskepticsguide.org)

          Enigma vezana za halucigeniju je bila izvor velikih i dugogodišnjih frustracija u paleontološkim krugovima, a Morrisova morfološka interpretacija ove vrste je bila veoma kontroverzna. Ipak, Hallucigenia je ponovo počela da okupira pažnju naučnika 1991. godine, kada je predložena njena ponovna rekonstrukcija, zasnovana otkrićem fosila jako sličnog organizma pod nazivom Microdictyon, pronađeni u Kini. Naime, na kineskim primjercima je otkriven i drugi red „leđnih“ pipaka ispod sloja sedimenta, umjesto pojedinačnog reda koji je bio vidljiv na kanadskim primjercima halucigenije. 

Fosilni primjerak vrste Microdictyon sinicum koji otkriva skriveni red pipaka ispod sedimenta

(Izvor: http://www.trilobites.us, 2017.)

          Otkriveno je da su prvobitni fosili bili pogrešno tumačeni naglavačke, te da je Hallucigenia nosila 2 reda bodlji na leđima, a da se zapravo kretala pomoću 2 reda trbušnih pipaka sa klještima. Ponovnim ispitivanjem originalnih fosila iz Kanade pronađen je i drugi red pipaka, koji je kao kod kineskih primjeraka Microdictyon-a bio skriven pod određenim uglom ispod sloja sedimenta. Ovakva revizirana rekonstrukcija je imala više smisla zato što je prema fosilnim nalazima evidentno da je većina bentosnih organizama iz doba kambrijuma razvila odbrambene strukture, kako bi se zaštitili od tadašnjih predatora koji su slobodno plivali u vodi. Takođe je ustanovljeno da crni grumenčić nije bio prisutan u svim kineskim primjercima fosila Microdictyon-a, a kasnije analize su utvrdile da se zapravo ne radi ni o kakvoj anatomskoj strukturi, već da grumenčić predstavlja okamenjene fluide porijeklom iz analnog otvora ove životinje. Kanadski paleontolog Desmond Collins je 2002. godine naglasio da noviji fosilni ostaci halucigenije iz Burgess Shale formacije pokazuju smjenu robustne i gracilne forme jedinki, što ukazuje i na potencijalni polni dimorfizam kod ove vrste.

Revizirana rekonstrukcija izgleda halucigenije koja pokazuje da su njene bodlje zapravo odbrambene strukture

(Izvor: Harold L. Levin, The Earth through Time, 8th edition, ch12)

          Najnovija istraživanja iz jula 2015. godine su konačno otkrila glaveni region ove životinje. Snimanja elektronskim mikroskopom su pokazala da se glava zapravo nalazila suprotno od grumenčića, na izduženoj tankoj mrlji koja je bila prisutna u svim fosilnim primjercima halucigenije. Mikroskopskom analizom je na ovoj strukturi uočeno prisustvo 2 prosta oka, kao i zubića koji su postavljeni u usnom otvoru i ždrijelu. Lokacija i građa zubića ukazuju na moguću ishranu koja je uključivala „usisavanje“ čestica hrane, a zubići u ždrijelu su, pored dodatnog sitnjenja hrane, vjerovatno sprječavali povratak hrane u suprotnom smjeru. Na osnovu novih podataka paleontolozi iz Univerziteta u Cambridge-u su konačno uspjeli da stvore novu, potpuniju rekonstrukciju halucigenije koja vjerodostojno pokazuje glaveni region ove životinje.

Nova, revizirana rekonstrukcija morfološkog izgleda halucigenije

(Izvor: http://www.cam.ac.uk)

          Iako se najzad došlo do rješenja zagonetke o izgledu ove čudesne životinje, postoji još uvijek dosta neslaganja o filogenetskoj poziciji halucigenije. S obzirom na neizvjesnost u vezi sa njenom taksonomijom, Hallucigenia je prvenstveno bila uslovno svrstana unutar filuma Lobopodia, nezvaničan takson koji je uključivao fosile sličnih crvolikih životinja sa nožicama. Međutim, danas se jedan dio naučnika zalaže da je Hallucigenia srodna barušastim crvima (Onychophora), drugi tvrde da je ona ipak srodnija zglavkarima (Arthropoda), dok treći tvrde da nije srodna nijednoj recentnoj grupi životinja. Filogenetske analize ukazuju da su morfološki detalji klještolikih struktura na vrhu pipaka zajednički taksonomski karakter koji Hallucigenia dijeli isključivo sa recentnim barušastim crvima, što utvrđuje njenu taksonomsku poziciju unutar ove grupe.

Fotografija vrste Peripatoides novaezealandiae, tipičnog predstavnika barušastih crva

(Izvor: Gil Wizen, http://gilwizen.com)

          Interpretacija i rekonstrukcija fosila je postupak koji je uvijek uključio određenu dozu nagađanja. Paleontologija kao nauka se usavršava razvojem novijih tehnika fosilne analize koji omogućavaju preciznije popunjavanje praznina u fosilnim podacima koje nasljeđujemo od starijih generacija. Do sada je pronađeno 109 fosilnih primjeraka halucigenije, na osnovu kojih su opisane i dvije dodatne vrste: H. fortis 1995. godine i H. hongmeia 2012. godine. Ovo enigmatično stvorenje i kontroverzna priča njenog otkrića i stogodišnjeg tumačenja su jedan od mnogih primjera koji pokazuju kako nova istraživanja i otkrića, koja nadograđuju rad prethodnih naučnika, poboljšavaju naše razumijevanje fosilnih ostataka. 

-Vuk Stević, dipl. prof. biologije

=========================================================================

REFERENCE

Conway Morris, S. (1977). "A new metazoan from the Cambrian Burgess Shale of British Columbia", Palaeontology 20: 623–640 (link)

Smith, Martin R.; Ortega-Hernández, Javier (2014). "Hallucigenia's onychophoran-like claws and the case for Tactopoda". Nature. 514 (7522): 363–6 (link)

Smith, Martin R.; Caron, Jean-Bernard (2015). "Hallucigenia's head and the pharyngeal armature of early ecdysozoans". Nature. 523 (7558): 75–8 (link)

http://paleobiology.si.edu/burgess/hallucigenia.html

http://burgess-shale.rom.on.ca/en/fossil-gallery/view-species.php?id=60

http://www.prehistoric-wildlife.com/species/h/hallucigenia.html