Mikrofossilien aus dem frühen Kambrium bewahren die introvertierte Muskulatur von Zykloneuraliern

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Zhang Huaqiao vom Nanjing-Institut für Geologie und Paläontologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NIGPAS) hat über die Entdeckung außergewöhnlicher Mikrofossilien aus dem frühen Kambrium (vor ca. 535 Millionen Jahren oder Ma) berichtet, die den Introvertierten bewahren Muskulatur von Zykloneuraliern, einer Tiergruppe, zu der Spulwürmer, Rosshaarwürmer, Schlammdrachen und viele andere Lebewesen gehören.

Die Entdeckung lieferte fundierte Einblicke in frühkambrische Zykloneuralier, die eng mit Arthropoden, den erfolgreichsten Tieren der Erde, verwandt sind.

Die Studie ist veröffentlicht in Verfahren der Royal Society B: Biologische Wissenschaften.

Das Ecdysozoa superphylum repräsentiert die vielfältigsten bilateral symmetrischen Tiere. Es enthält Scalidophora (Kinorhyncha, Loricifera, Priapulida), Nematoida (Nematoda, Nematomorpha) und Panarthropoda (Tardigrada, Onychophora, Arthropoda). Scalidophora und Nematoida bilden die Cycloneuralia, deren Monophyse umstritten ist.

Eindeutige Körperfossilien von Ecdysozoen tauchten erstmals im frühen Fortun-Zeitalter (ca. 535 Ma) auf und werden durch das Ecdysozoen-Gesamttaxon Saccorhytus und mehrere zykloneurale Arten der Kronengruppe repräsentiert. Allerdings ist die Erhaltung der Fortunian-Ecdysozoen auf kutikuläre Integumente beschränkt, und es sind keine labilen inneren Gewebe (z. B. Muskeln oder Nervengewebe) erhalten, was das weitere Verständnis ihrer funktionellen Morphologie und evolutionären Bedeutung erschwert.

In dieser Studie beschrieben die Forscher drei phosphatierte und millimetergroße Exemplare aus der frühen Fortunian Kuanchuanpu-Formation (ca. 535 Ma) in China. Unter ihnen ist ein Exemplar (NIGP179459) besser erhalten und besteht aus fünf nacheinander größeren Ringen, die durch 19 radiale und 36 longitudinale Strukturen miteinander verbunden sind. Die Ringe waren bis zu einem gewissen Grad zusammengedrückt, was darauf hindeutet, dass sie im lebendigen Zustand biegsam waren.

Der erste Ring ist durch einen Spalt von den übrigen vier größeren Ringen getrennt und liegt fast koplanar in der Mitte des zweiten Rings oder leicht apikal dazu. Die radialen Strukturen verbinden den ersten Ring mit dem dritten Ring, wohingegen sich die longitudinalen Strukturen vom dritten Ring bis über den fünften Ring hinaus erstrecken. Einige Längsstrukturen werden zum abapikalen Ende hin faseriger. Bei der Rekonstruktion sind der zweite bis fünfte Ring koaxial gestapelt und bilden einen apikalen Kegelstumpf mit hexaradial angeordneten inneren Längsstrukturen.

Aufgrund ihrer Anordnungsmuster, der faserigen Textur und der vermuteten Biegsamkeit wurden die Ringe sowie die radialen und longitudinalen Strukturen als versteinerte Muskeln interpretiert. Die erhaltene Muskulatur besteht aus vier Muskelgruppen, nämlich einem inneren Ringmuskel, vier äußeren Ringmuskeln, 19 Radialmuskeln und 36 Längsmuskeln. Diese komplexe Topologie unterscheidet sich von der der Körperwandmuskulatur basaler Tiere wie Nesseltieren oder Ctenophoren und repräsentiert wahrscheinlich die Muskulatur bilateraler Tiere.

Die hexaradiale Symmetrie, die durch die Anordnung der Längsmuskeln entsteht, lädt zu einem Vergleich mit Scalidophoranen ein, deren Introvertierte sowohl außen (dh die Längsreihen der Schuppenmuskeln sind radial angeordnet) als auch innen (dh die Längsmuskeln sind radial angeordnet) eine radiale Symmetrie aufweisen. Mit einer Scalidophoran-Affinität interpretierten die Forscher die Probe NIGP179459 als vordere introvertierte Muskulatur.

Die Autoren interpretierten den zweiten bis fünften Ring als Ringmuskeln der Körperwand und die 36 Längsstrukturen als Längsmuskeln der Körperwand. Die Ring- und Längsmuskeln der Körperwand bilden ein Muskelnetz. Da bei Priapulanen ein ähnliches Körper-Wand-Muskelgitter vorhanden ist, bei Loriciferanen und Kinorhynchiern jedoch fehlt, wurde vorgeschlagen, dass das Exemplar NIGP179459 zu den Priapulanen gehört. In Anbetracht der Tatsache, dass der Priapulan-ähnliche Introvertierte den letzten gemeinsamen Vorfahren der Scalidophora charakterisiert haben könnte, ist es auch möglich, dass das Exemplar NIGP179459 zur Gesamtgruppe der Scalidophora gehört.

Die Gesamtgruppen-Scalidophoran-Affinität von NIGP179459 wird durch die ersten Ring- und Radialstrukturen weiter gestützt. Die Forscher interpretierten den ersten Ring als einen introvertierten Ringmuskel und die 19 radialen Strukturen als introvertierte Ringmuskel-Retraktoren. Ein introvertierter kreisförmiger Muskel ist bei Loriciferanen, Kinorhynchen und den schlüpfenden Larven von Priapulanen vorhanden, wohingegen introvertierte kreisförmige Muskelretraktoren bei Kinorhynchen und den schlüpfenden Larven von Priapulanen vorhanden sind.

Darüber hinaus fehlen dem Exemplar NIGP179459 ein Mundkegel und mit dem Schuppen verbundene Muskeln, diese Muskeln kommen jedoch bei Loriciferanen und Kinorhynchiern häufig vor. Die Gesamtheit der Belege stützt somit eine Scalidophoran-Affinität innerhalb der gesamten Gruppe, die möglicherweise mit den Priapulanen zusammenhängt.

Scalidophorane, wie sie durch das Exemplar NIGP179459 dargestellt werden, waren millimetergroß und hatten einen Introvertierten mit hexaradial angeordneten Scaliden, die den hexaradial angeordneten Längsmuskelbündeln der Körperwand im Inneren entsprechen. Diese Muskulatur könnte die Inversion des Introvertierten kontrolliert und so die Fortbewegung und Nahrungsaufnahme erleichtert haben.

Das Fehlen von langen Introvertierten-Retraktoren weist darauf hin, dass die Tiere möglicherweise nur eine sehr begrenzte Fähigkeit hatten, ihren Introvertierten zurückzuziehen, im Gegensatz zu modernen Scalidophoranen, die über lange Introvertierte-Retraktoren verfügen und daher ihren Introvertierten vollständig zurückziehen können.