Clasper Appendages ค้นพบใน Mid-Cambrian Trilobite เปิดเผยความลับพฤติกรรมการผสมพันธุ์

โดย

Olenoides serratus การผสมพันธุ์

การสร้างตำแหน่งผสมพันธุ์ใน Olenoides serratus อย่างมีศิลปะ เครดิต: Holly Sullivan

ฟอสซิลสามารถบอกนักวิทยาศาสตร์ได้มากมายเกี่ยวกับสัตว์ เช่น สัณฐานวิทยา สภาพแวดล้อม และตำแหน่งที่จะวางพวกมันไว้ในต้นไม้แห่งชีวิต สิ่งหนึ่งที่แม้ว่าจะสังเกตได้ยากในบันทึกฟอสซิลก็คือพฤติกรรมการสืบพันธุ์ของสัตว์ ต้องใช้ฟอสซิลที่ได้รับการอนุรักษ์อย่างมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเพื่อเปิดเผยความลับเบื้องหลังกลยุทธ์การสืบพันธุ์ในสัตว์ที่ซับซ้อนบางชนิดที่เก่าแก่ที่สุด

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ (6 พฤษภาคม 2022) ในวารสาร ธรณีวิทยาผู้สมัครระดับปริญญาเอก Sarah R. Losso และศาสตราจารย์ Javier Ortega-Hernández ทั้งใน Department of Organismic and Evolutionary Biology ที่ Harvard เปิดเผยพฤติกรรมการผสมพันธุ์ของไทรโลไบต์จากฟอสซิลกลาง Cambrian Olenoides serratus.

ไทรโลไบต์เป็นกลุ่มของสัตว์ขาปล้องอายุ 520-250 ล้านปี ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะอยู่ใกล้กับจุดแตกแขนงของสัตว์ขาปล้องสองกลุ่มหลัก ได้แก่ คีลิเซเรต (ปูเกือกม้า แมงมุม และแมงป่อง) และขากรรไกรล่าง (ตะขาบ ปู และแมลง) พวกมันมีอิทธิพลเหนือบันทึกฟอสซิลยุค Paleozoic พบได้ในทุกทวีปและมีสายพันธุ์ที่อธิบายไว้มากกว่า 20,000 สายพันธุ์ พวกมันได้รับการตั้งชื่อตามลักษณะภายนอกสามแฉกของโครงกระดูกภายนอกที่ทนทานซึ่งเสริมด้วยแคลไซต์ ซึ่งเก็บรักษาได้ง่ายและผลิตบันทึกฟอสซิลได้อย่างดีเยี่ยม สัณฐานวิทยาของไตรโลไบต์ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง แต่ยังไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ของไทรโลไบต์ ตัวอย่างที่หายาก ได้แก่ ไข่ที่ยังไม่ได้ผสมพันธุ์ซึ่งถูกพบอยู่ใต้หัวของตัวอย่างที่สันนิษฐานได้ว่าเป็นเพศหญิง เช่นเดียวกับกลุ่มของไข่ที่ปฏิสนธิซึ่งถูกสะสมในตะกอนระหว่าง Cambrian นักวิจัยได้ตั้งสมมติฐานว่ากระจุกไทรโลไบต์ขนาดใหญ่ที่ถูกฟอสซิลรวมกันอาจเป็นตัวแทนของการลอกคราบและการผสมพันธุ์ที่คล้ายกับที่พบในสัตว์ทะเลที่มีชีวิต เช่น แมงดาทะเลแอตแลนติก Limulus polyphemus. กระนั้น พฤติกรรมการสืบพันธุ์ของไทรโลไบต์ รวมทั้งการผสมพันธุ์และการปฏิสนธิของพวกมัน ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

การสร้างการผสมพันธุ์ Olenoides serratus

การสร้างการผสมพันธุ์ใน Olenoides serratus: ก) แผนภาพแสดงส่วนต่อของตัวผู้อยู่ในแนวเดียวกับโครงกระดูกภายนอกของตัวเมีย b) การสร้างตำแหน่งผสมพันธุ์ใหม่ทางศิลปะ เครดิต: Holly Sullivan (https://www.sulscientific.com/)

Losso ซึ่งกำลังทำงานเกี่ยวกับการอธิบายสัณฐานวิทยาของ .ใหม่อย่างครอบคลุม โอเลนอยด์ศึกษาและนึกภาพทุก ๆ Olenoides serratus ตัวอย่างที่หาได้จากพิพิธภัณฑ์ Royal Ontario, Geological Survey of Canada และคอลเล็กชันซากดึกดำบรรพ์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังที่สถาบันสมิ ธ โซเนียน O. serratus เป็นที่รู้จักจากไซต์ต่างๆ ในอเมริกาเหนือ แต่ตัวอย่างทั้งหมดที่มีส่วนต่อที่เก็บรักษาไว้ถูกรวบรวมจาก Burgess Shale ในบริติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา อวัยวะ (เสาอากาศ ขา และเหงือก) ไม่เหมือนกับโครงกระดูกภายนอก เนื่องจากไม่ได้เสริมแคลไซต์ การเก็บรักษาอวัยวะต้องมีเงื่อนไขเฉพาะในขณะที่ฝังศพ ซึ่งมีอยู่ใน Burgess Shale และแหล่งหายากอื่น ๆ ที่มีการอนุรักษ์ฟอสซิลเป็นพิเศษ ขณะตรวจสอบซากดึกดำบรรพ์ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีจาก Burgess Shale ซึ่งตั้งอยู่ในพิพิธภัณฑ์ Royal Ontario Losso ได้ค้นพบขาที่มีลักษณะเหมือนตัวหนีบที่ดัดแปลงเป็นพิเศษในช่วงกลางลำตัวซึ่งคล้ายกับที่พบในปูเกือกม้าตัวผู้ ซึ่งชี้ให้เห็นถึงกลยุทธ์การผสมพันธุ์ที่คล้ายคลึงกัน

Losso ตรวจสอบ 65 ตัวอย่างพร้อมอวัยวะที่เก็บรักษาไว้ซึ่งรู้จักกันจนถึงปัจจุบัน ตัวอย่างยี่สิบสามชิ้นมีขาที่เก็บรักษาไว้ในส่วนที่ถูกต้องของร่างกายซึ่งพบอวัยวะที่คล้ายตัวหนีบ อย่างไรก็ตาม ด้วยตัวคล้องโครงกระดูกภายนอกที่ยังไม่บุบสลายของมันนั้นจะไม่ปรากฏให้เห็น แม้ว่าจะมีอยู่เนื่องจากขนาดที่เล็กลง ตัวอย่างสี่ชิ้นให้มุมมองที่ชัดเจนของส่วนต่อท้ายที่สิบและสิบเอ็ด แต่มีเพียงหนึ่งตัวอย่างของ O. serratus ที่เปิดเผยว่าถูกดัดแปลงเป็นตะขอ ตัวอย่างอื่นๆ อีกสามชิ้นที่มีส่วนต่อที่มองเห็นได้มีลักษณะเหมือนขาทั่วไป

Trilobite Olenoides serratus ตัวอย่าง

ตัวอย่าง Trilobite Olenoides serratus เพศผู้ที่โตเต็มวัยพร้อมตัวหนีบ: ก) ส่วนหนึ่ง ข) ส่วนเคาน์เตอร์ เครดิต: Sarah R. Losso

แม้ว่าตัวอย่างของ O. serratus ด้วยตัวหนีบขาดไปครึ่งหนึ่งจากโครงกระดูกภายนอกซึ่งได้ผลในความโปรดปรานของผู้วิจัย Losso กล่าวว่า “ชิ้นงานชิ้นนี้มีความพิเศษเฉพาะตัวอย่างแท้จริง โดยได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดีเพียงพอที่จะแสดงรายละเอียดพิเศษของแขนขาที่ดัดแปลงเป็นตัวจับยึด แต่หักเพื่อให้เรามองเห็นแขนขาที่ลดลงเหล่านี้ซึ่งจะถูกปกคลุมโดยโครงกระดูกภายนอกด้านหลัง” “น่าแปลก หากตัวอย่างได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดีด้วยโครงกระดูกภายนอกภายนอกที่สมบูรณ์ เราจะไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับแขนขาของมันมากเท่ากับที่เราทำในตอนนี้”

Losso ได้ทำการวัดชิ้นส่วนแต่ละชิ้นของส่วนต่อขยายที่ลดลงหลายครั้งและเปรียบเทียบกับส่วนต่อในร่างกายของตัวอย่างเดียวกันและกับส่วนต่อที่รู้จักจากส่วนต่างๆ โอเลนอยด์ ในตำแหน่งเดียวกันนั้น นี่แสดงให้เห็นว่าส่วนต่อที่เล็กกว่ามีลักษณะทางสัณฐานวิทยาเฉพาะที่รู้จักจากตัวอย่างนี้เท่านั้น จากนั้น Losso ได้ตรวจสอบอวัยวะเฉพาะในสัตว์ขาปล้องที่มีชีวิตอื่น ๆ เพื่อเปรียบเทียบและทำความเข้าใจว่าส่วนต่อเหล่านี้สามารถใช้ทำอะไรได้บ้าง

มีไทรโลไบต์หลายพันสายพันธุ์ที่มีประวัติยาวนานกว่า 200 ล้านปี แต่หากไม่มีญาติสนิทสนม ก็ยากที่จะทราบพฤติกรรมการสืบพันธุ์ แมงดาทะเลแม้ว่าจะไม่ได้เกี่ยวข้องกับไทรโลไบต์อย่างใกล้ชิด แต่ก็มักใช้เป็นแอนะล็อกสมัยใหม่เพราะดูเหมือนผิวเผินเหมือนไทรโลไบต์เพื่อการเปรียบเทียบที่เป็นประโยชน์ แมงดาทะเลเช่น ลิมูลัส เป็นสัตว์ขาปล้องในทะเลที่เป็นที่รู้จักจากเหตุการณ์วางไข่จำนวนมากนอกชายฝั่งเดลาแวร์และเคปค้อด ในระหว่างเหตุการณ์เหล่านี้ ตัวผู้จะใช้ตะขอเกี่ยวเพื่อจับตัวเมียเพื่อให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องในการปฏิสนธิไข่ที่ปล่อยออกมาจากตัวเมีย

Claspers เป็นอวัยวะที่มีลักษณะคล้ายตะขอซึ่งมักพบในสัตว์ขาปล้องตัวผู้ ตัวผู้ใช้ตะขอเกี่ยวจับตัวเมียระหว่างผสมพันธุ์ กลุ่มต่าง ๆ ได้พัฒนาส่วนเสริมนี้มาบรรจบกันในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายขึ้นอยู่กับโหมดที่แน่นอนของการผสมพันธุ์ในกลุ่มนั้น Branchiopods และ Horseshoe Crab ต่างก็มีตะขอเกี่ยวที่วิวัฒนาการมา แต่พวกมันทำหน้าที่ต่างกันไปตามโครงกระดูกภายนอกของตัวเมีย ตัวอย่างเช่น branchiopods จับกับกระดองในขณะที่ Limulus จับไปที่เงี่ยง ใน O. serratusตัวหนีบตัวผู้จะเข้าแถวกับหนามบนพีกิเดียมของตัวเมีย

“เราทราบดีว่าไม่สามารถใช้สำหรับการบดเคี้ยวเพราะอวัยวะไม่ได้อยู่ใกล้ศีรษะหรือปาก แต่อยู่ตรงกลางของร่างกาย” Losso กล่าว “สิ่งนี้แสดงให้เห็นพฟิสซึ่มทางเพศในไทรโลไบต์ แต่ในกรณีนี้ แสดงเฉพาะในส่วนต่อท้ายเท่านั้น สิ่งนี้บอกเราเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ในไทรโลไบต์และวิธีที่พวกมันจะผสมพันธุ์ซึ่งก่อนหน้านี้เข้าใจยากและเป็นการเก็งกำไรอย่างมากจากการเปรียบเทียบสมัยใหม่”

“มีเพียงไม่กี่กรณีของฟอสซิลที่แจ้งโดยตรงต่อระบบนิเวศน์วิทยาและพฤติกรรมการสืบพันธุ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฟอสซิลยุคเก่านี้ ในกรณีนี้ เนื่องจากมีโครงสร้างที่ได้รับการดัดแปลงมาโดยเฉพาะสำหรับฟังก์ชันนี้ มันจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างอาร์กิวเมนต์นี้โดยเฉพาะ และไทรโลไบต์ที่เจาะจงมากขึ้น” ออร์เตกา-เอร์นานเดซ กล่าว “นี่เป็นครั้งแรกจริง ๆ ที่จะแสดงแขนขาเหล่านี้ที่ได้รับการดัดแปลงอย่างมากสำหรับฟังก์ชันนี้ และให้หลักฐานที่ชัดเจนว่า ลิมูลัส หรือพฤติกรรมเหมือนแมงดาทะเล มีอยู่แล้วในแคมเบรียนโดยบรรจบกันโดยสิ้นเชิง ดังนั้นจึงช่วยให้เราเข้าใจว่าสัตว์เหล่านี้มีชีวิตอยู่เมื่อหลายล้านปีก่อนได้อย่างไร”

“ไทรโลไบต์สามารถช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของกลุ่มสัตว์ที่อุดมสมบูรณ์และหลากหลายที่สุด และสร้างข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับนิเวศวิทยาการสืบพันธุ์ของสัตว์ในยุคแรก ๆ” ลอสโซกล่าว

อ้างอิง: “claspers ในกลาง Cambrian Olenoides serratus ระบุถึงการผสมพันธุ์เหมือนแมงดาทะเลในไทรโลไบต์” 6 พฤษภาคม 2022, ธรณีวิทยา.
ดอย: 10.1130/G49872.1

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*