Наблюдая за глазами трилобита

Сотни миллионов лет назад, моря Земли кишели трилобитами, насекомыми покрытыми твердыми оболочками, которые напоминали колючих водных тараканов. Учёные знают многое о том, как их тела выглядели, потому что их экзоскелеты поддавались окаменению. Их внутренний организм, однако, остается загадочным. Теперь, новое исследование показало структуру глаза трилобита, в результате чего исследователи стали на один шаг ближе к пониманию эволюции зрения.

Как в сегодняшние дни насекомые и ракообразные, у трилобитов были сложные глаза, с различными объективами фокусировки света на кластерах сенсорных клеток, лежащих под ними. Полученное изображение состояла из множества картинок, как картинка на экране компьютера, с каждым объективом, производящая один "пиксель" для целой картины. Так как сами линзы были сделаны из минерала кальцита, то они часто каменели вместе с остальными жестким наружным скелетом трилобита. Сенсорные клеток под объективами, однако, были эфемерны, и учёные всегда считал, что они распались без следа.

Итак, представьте удивление Бриджит Шноеман, когда она увидела окаменелые версии этих тонких сенсорных клеток, просматривая рентгеном давно умерших трилобитов с помощью сканера компьютерной томографии (КТ). "Я ожидала, что мы увидим нечто в объективе, направленном на трилобитов, но потом вдруг мы увидели структуру клеток под объективом",- вспоминает Шноеман, физиолог из университета Бонна и Университета Кельна, в Германии. Вдохновленная успехом, она решила отнести ископаемые в Европейский фонд синхротронного излучения в Гренобле, Франция, где она сможет использовать более высокие энергии частиц ускорителя рентгеновских лучей, чтобы заглянуть глубже в глаза трилобитов. Сейчас, по её словам, она создала образы целой зрительной системы вымерших животных, вплоть до уровня отдельных клеток ископаемых членистоногих.

Итак, как же выглядит внутри глаз трилобита? "Он немного похож на цветок",- сообщили Шноеман и её соавтор в своём докладе. Под каждой линзой, круглые сенсорные клетки расположены как лепестки вокруг ромбовидных фоторецепторов, которые в состоянии распознавать тусклый свет, проникавший через древние океаны Земли. Пигментные клетки заполнили пространство между цветами и, вероятно, сделали трилобитовые глаза коричнево-чёрными.

Этот букет из светочувствительных цветов делает пигментные клетки очень похожими по структуре на глаза сегодняшних мечехвостов (Limulus). "Если есть оптическая система, которая работает, то исследование можно продолжать",- говорит Ричард Форти, палеонтолог из Музея естественной истории в Лондоне. Он надеется, что рентгеновские методы, используемые в этом исследовании, в скором времени будет применяться к другим видам трилобитов, которые, возможно, развили различные визуальные системы, а также другие виды, хорошо сохранившиеся в окаменелостях. "Современные методы, такие как синхротронное излучение воспроизводят детали, о которых мы и не мечтали бы было всего лишь несколько лет назад",- говорит он.

"Это просто поразительно, что можно увидеть, используя новый инструмент",- соглашается физик Уве Бергман из лаборатории SLAC National Accelerator в Калифорнии, которая также использует рентгеновское излучение синхротрона для изучения окаменелостей. "Кажется, эти методы рентгеновской томографии дали действительно новые знания о ранней эволюции глаза".