Apêndices de Clasper descobertos em trilobitas do meio do Cambriano revelam segredos do comportamento de acasalamento

Olenoides serratus Acasalamento

Reconstrução artística da posição de acasalamento em Olenoides serratus. Crédito: Holly Sullivan

Os fósseis podem dizer muito aos cientistas sobre um animal, como sua morfologia, seu ambiente e onde colocá-los na árvore da vida. Uma coisa que é muito difícil de observar no registro fóssil é o comportamento reprodutivo de um animal. É preciso um fóssil preservado de forma única para revelar os segredos por trás das estratégias reprodutivas em alguns dos primeiros animais complexos.

Em um novo estudo publicado hoje (6 de maio de 2022) na revista Geologiaa doutoranda Sarah R. Losso e o professor Javier Ortega-Hernández, ambos do Departamento de Biologia Organísmica e Evolutiva de Harvard, revelam o comportamento de acasalamento de trilobitas do fóssil do meio do Cambriano, Olenoides serratus.

As trilobitas são um grupo de artrópodes de 520 a 250 milhões de anos provavelmente perto do ponto de ramificação de dois grandes grupos de artrópodes, os quelicerados (caranguejos-ferradura, aranhas e escorpiões) e os mandibulados (centípedes, caranguejos e insetos). Eles dominam o registro fóssil da Era Paleozóica, são encontrados em todos os continentes e têm mais de 20.000 espécies descritas. Eles são nomeados pela aparência trilobada de seu exoesqueleto durável enriquecido em calcita, que é facilmente preservado e produziu um excelente registro fóssil. A morfologia dos trilobites tem sido extensivamente estudada, mas pouco se sabe sobre a reprodução dos trilobites. Exemplos raros incluem os de ovos não fertilizados que foram encontrados sob a cabeça de um espécime presumivelmente feminino, bem como aglomerados de ovos fertilizados que foram depositados em sedimentos durante o Cambriano. Pesquisadores levantaram a hipótese de que grandes aglomerados de trilobitas fossilizados juntos podem representar eventos de muda e acasalamento em massa semelhantes aos observados em espécies marinhas vivas, como o caranguejo-ferradura do Atlântico Limulus polyphemus. No entanto, o comportamento reprodutivo das trilobites, incluindo seu acasalamento e fertilização, permanece praticamente desconhecido.

Reconstrução de Acasalamento de Olenoides serratus

Reconstrução do acasalamento em Olenoides serratus: a) Diagrama mostrando apêndices do macho alinhados com o exoesqueleto da fêmea. b) Reconstrução artística da posição de acasalamento. Crédito: Holly Sullivan (https://www.sulscientific.com/)

Losso, que está trabalhando em uma redescrição abrangente da morfologia de Olenoidesestudado e fotografado a cada Olenoides serratus espécime disponível no Royal Ontario Museum, no Geological Survey of Canada e nas coleções de Invertebrate Paleontology no Smithsonian Institution. O. serratus é conhecido de vários locais na América do Norte, mas todos os espécimes com apêndices preservados foram coletados do Burgess Shale na Colúmbia Britânica, Canadá. Ao contrário do exoesqueleto, os apêndices (antenas, pernas e brânquias) não são preservados com muita frequência porque não são reforçados com calcita. A preservação de apêndices requer condições únicas no momento do enterro, que estão presentes no Folhelho Burgess e outros sítios raros com excepcional preservação fóssil. Ao examinar um fóssil bem preservado do Burgess Shale, alojado no Royal Ontario Museum, Losso descobriu pernas semelhantes a clasper modificadas no meio do corpo, semelhantes às encontradas em caranguejos-ferradura machos adultos, sugerindo uma estratégia de acasalamento semelhante.

Losso examinou 65 espécimes com apêndices preservados conhecidos até hoje. Vinte e três espécimes tinham as pernas preservadas na parte correta do corpo onde foram encontrados os apêndices em forma de clasper; no entanto, com seus cláspers de exoesqueleto intactos, não seriam visíveis mesmo se presentes devido ao tamanho reduzido. Quatro espécimes forneceram uma visão clara do décimo e décimo primeiro pares de apêndices, mas apenas um espécime de O. serratus revelou que são modificados em claspers. Os outros três espécimes com pares de apêndices visíveis tinham uma aparência de perna mais convencional.

Trilobite Olenoides serratus Espécime

Espécime adulto do trilobita Olenoides serratus com pinças: a) Part. b) Contraparte. Crédito: Sarah R. Losso

Embora o exemplar de O. serratus com claspers está faltando metade do seu exoesqueleto que funcionou a favor do pesquisador. “Este espécime é verdadeiramente único, pois está bem preservado o suficiente para mostrar os detalhes excepcionais dos membros modificados em claspers, mas quebrados para que possamos realmente ver esses membros reduzidos que de outra forma seriam cobertos pelo exoesqueleto dorsal”, disse Losso. “Ironicamente, se o espécime estivesse melhor preservado com um exoesqueleto dorsal completo, não teríamos tantas informações sobre seus membros como temos agora.”

Losso fez várias medições das peças individuais dos apêndices reduzidos e comparou-os com apêndices no corpo do mesmo espécime e com apêndices conhecidos de diferentes Olenoides nessa mesma posição. Isso demonstrou que os apêndices menores têm uma morfologia única conhecida apenas neste espécime. Losso então examinou apêndices especializados em outros artrópodes vivos para comparação e para entender para que os apêndices poderiam ser usados.

Existem milhares de espécies de trilobitas que têm uma história de 200 milhões de anos. Mas sem um parente vivo próximo é difícil conhecer o comportamento reprodutivo. Os caranguejos-ferradura, embora não intimamente relacionados aos trilobites, são frequentemente usados ​​como análogos modernos porque superficialmente se parecem com trilobites, tornando uma comparação útil. Caranguejos-ferradura, como Limulus, são artrópodes marinhos conhecidos por eventos de desova em massa na costa de Delaware e Cape Cod. Durante esses eventos, os machos usam seus claspers para agarrar a fêmea para que estejam posicionados corretamente para fertilizar os ovos liberados pela fêmea.

Cláspers são apêndices especiais em forma de gancho frequentemente encontrados em artrópodes machos. O macho usa os grampos para segurar a fêmea durante o acasalamento. Diferentes grupos evoluíram convergentemente este apêndice em diferentes partes do corpo, dependendo do modo exato de acasalamento naquele clado. Branchiópodes e caranguejos-ferradura evoluíram claspers, mas funcionam de maneiras diferentes de acordo com o exoesqueleto da fêmea. Por exemplo, os branquiópodes agarram-se à carapaça, enquanto Limulus prende nas lombadas. Dentro O. serratusos claspers dos machos se alinhariam com os espinhos do pigídio da fêmea.

“Sabíamos que não poderia ser para mastigação porque os apêndices não estão perto da cabeça ou da boca, eles estão no meio do corpo”, disse Losso. “Isso mostra dimorfismo sexual em trilobitas, mas neste caso só é expresso nos apêndices. Isso nos diz mais sobre a reprodução em trilobites e como eles teriam acasalado, o que anteriormente era difícil de entender e tem sido muito especulativo com base em analogias modernas.”

“Há muito poucos casos de fósseis que informaram diretamente a ecologia e o comportamento reprodutivo, particularmente em fósseis tão antigos. Neste caso, porque há uma estrutura muito especificamente adaptada para esta função, é possível fazer este argumento particular, e mais particular das trilobites”, disse Ortega-Hernández. “Esta é realmente a primeira vez que é possível mostrar esses membros tão fortemente modificados para essa função. E fornece fortes evidências para sugerir que um Limulus, ou comportamento semelhante ao do caranguejo-ferradura, já existia no Cambriano completamente por convergência. Então, isso realmente nos ajuda a ter uma noção de como esses animais viviam há milhões de anos.”

“As trilobitas podem nos ajudar a entender a evolução do grupo de animais mais abundante e diversificado e produzir insights sobre a ecologia reprodutiva dos primeiros animais”, disse Losso.

Referência: “Claspers no meio Cambriano Olenoides serratus indicam acasalamento semelhante ao caranguejo-ferradura em trilobites” 6 de maio de 2022, Geologia.
DOI: 10.1130/G49872.1


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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