Не можешь убежать — защищайся! Биологи выяснили, что помогло мшанкам прожить на Земле почти 500 миллионов лет

Профессор кафедры зоологии беспозвоночных СПбГУ Андрей Островский вместе с коллегами из Университета Вены выяснил, какие эволюционные приобретения помогли мшанкам прожить на Земле около 490 миллионов лет — дольше, чем многие другие группы животных. Среди секретов этих водных колониальных беспозвоночных оказались «инкубаторы» для эмбрионов, дружба с бактериями, «мобильные» колонии и защитные «колониальные органы». Результаты исследования опубликованы в журнале Biological Reviews.

Одними из важнейших вопросов эволюционной биологии являются причины эволюционного «долголетия» и таксономического разнообразия групп организмов. Почему одни из них, просуществовав на нашей планете достаточно долго, полностью исчезли, а другие, иногда очень древние, до сих пор с нами? И если такое «долголетие» — это мера эволюционной успешности организмов, тогда что именно позволяет им быть успешными?

Чтобы найти ответы на эти вопросы, исследователи из СПбГУ и Университета Вены — профессор Андрей Островский, его ученик доктор Томас Шваха и профессор Андреас Ваннингер — исследовали мшанок (тип Bryozoa), удивительных водных организмов, возникших в океане в самом начале ордовикского периода (490 миллионов лет назад), а, возможно, и раньше.

Внешне похожие на микроскопические кораллы, однако абсолютно неродственные им, эти организмы-фильтраторы пережили три так называемые эволюционные радиации — периоды расцвета, во время которых их разнообразие быстро увеличивалось.

На сегодня описано свыше 24 000 ископаемых и более 6000 современных видов этих животных. Освоив весь спектр глубин, все возможные типы донных субстратов — подвижных и неподвижных, твердых и мягких, органических и неорганических, перейдя в пресную воду, Bryozoa стали примером крайне успешной группы, по своему разнообразию и обилию в древних и современных донных биоценозах уступающей только губкам (тип Porifera) и стрекающим (тип Cnidaria).

Что интересно, вместе эти три группы колониальных беспозвоночных формируют огромное число убежищ и являются пищей для большого числа других водных животных, выполняя функцию растений в наземных экосистемах.

«Эволюция Bryozoa шла под девизом: не можешь убежать — защищайся! — рассказал профессор кафедры зоологии беспозвоночных СПбГУ Андрей Островский. — Упомяну лишь некоторые из появившихся у них эволюционных инноваций: двух- или трехкратное приобретение наружного скелета, в том числе так называемых сложных «фронтальных» щитов у исходно бесскелетных предков, многократное возникновение заботы о потомстве в виде инкубации эмбрионов в выводковых камерах, а также защитный симбиоз с бактериями — их токсичные метаболиты помогают выживать личинкам мшанок, делая их несъедобными при атаке личинок рыб».

Кроме того, в список преимуществ вошло появление защитных «колониальных органов» разной формы, помогающих колониям очищать свою поверхность от осадка, а также обороняться от агрессоров-микрохищников. Некоторые бесскелетные мшанки ушли с поверхности дна в толщу грунта или в раковины некоторых моллюсков, научившись их сверлить.

В этом же ряду стоит приобретение разнообразных стратегий размножения, включающих неоднократный переход от долгоживущих питающихся личинок к короткоживущим непитающимся. Нельзя не упомянуть и неоднократное возникновение плацент, а также появление основанных на регенерации различных способов бесполого размножения, в том числе редчайшего феномена — полиэмбрионии, когда из одной зиготы развивается более одного зародыша.

Стоит подчеркнуть, что во время своей очень длинной эволюции мшанки «изобрели» множество самых разных форм колоний, причем подобного разнообразия нет ни в одной другой группе колониальных животных. Более того, эволюционные «эксперименты» мшанок с собственной конструкцией привели к возникновению уникальных подвижных колоний, которые могут «ходить» или ползать по дну.

«Перечисленное разнообразие — лишь часть тех новшеств, что были приобретены Bryozoa в ходе их эволюции. Все вместе они позволили мшанкам выжить в череде глобальных природных катастроф и, эффективно конкурируя с более крупными соседями-эпибионтами и сопротивляясь хищникам, оставаться крайне успешной, разнообразной и экологически важной группой бентосных животных в водоемах нашей планеты», — отметил Андрей Островский.

Исследование было поддержано грантами СПбГУ, РФФИ (грант № 16‐04‐00243‐a), РНФ (грант № 18‐14‐00086) и Австрийского научного фонда (проекты № P22696‐B17, № P27933‐B29, № P32088‐B).