Эволюция морфологических признаков и реконструкция состояния предков у филактолематных мшанок

Крошечные пресноводные строители с большой эволюционной историей

Мшанки — микроскопические животные, живущие колониями и незаметно покрывающие камни, растения и ветки в прудах и реках. В этом исследовании рассматривается одна особая пресноводная ветвь группы, называемая филактолематами. Прослеживая их форму тела, мышечную организацию и жизненные циклы по всем современным семьям, авторы реконструируют, как развивались эти незаметные животные и как их колонии и тела адаптировались к различным пресноводным средам.

Пресноводные колонии и их рост

Филактолематные мшанки строят колонии из повторяющихся индивидуальных модулей — зооида, каждый из которых располагается в гибкой наружной трубке и несёт венчик ресничных щупалец для питания. Колонии могут выглядеть как вертикальные кустики, ползучие «гусеницы» или плотные подушки. На основе широкого обзора современных видов и старых описаний авторы показывают, что предковые колонии, вероятно, состояли из зооида, расположенных относительно редко вдоль простых последовательных ветвей, а не уплотнённых вместе. Наружное покрытие, вероятно, было не прикрепляющимся и не сильно окаменевшим, а более поздние линии независимо эволюционировали к липким, покрытым частицами стенкам или желатинозным матам, образующим толстые студенистые массы на погружённых поверхностях.

Устройство тела, сохраняющееся при смене деталей

Внутри каждого зооида общая планировка тела удивительно стабильна по всей группе. Кольцо ресничных щупалец окружает рот и ведёт к U-образной кишке; всё это высовывается и убирается с помощью сильных ретракторных мышц, прикреплённых к телесной стенке. Авторы нанесли десятки мышечных признаков на современное генетическое родословное дерево и обнаружили, что базовая двухслойная телесная стенка и общий рисунок мышц вокруг устья являются древними и консервативными. Некоторые линии добавили дополнительные слои мышц в стенке тела или изменили соотношение между круговыми и продольными волокнами, вероятно, тонко настраивая скорость и амплитуду выдвижения или втягивания при кормлении или уклонении от опасности.

Сложный кормовой венчик с повторяющимися темами

Основание венчика щупалец — самая сложная область; там располагается и основной нервный центр, и небольшая складчатая структура над ртом, называемая эпистомой. Во всех семьях эпистома почти всегда содержит заполненную жидкостью полость с окружными и пересекающимися мышечными слоями, что указывает на древность такой мышечной организации. Самих щупалец несут парные наборы мышц и нервы, расположенные по повторяющемуся рисунку. Хотя все виды разделяют этот базовый план, они различаются по размеру и месту прикрепления мышечных оснований, по способу соединения щупалец с поддерживающими лучами и по наличию тонких мембран, натянутых между щупальцами. Эти тонкие вариации, например наличие или отсутствие зазора между передними щупальцами, по-видимому, эволюционировали многократно и, возможно, связаны скорее с потоками питания и местной средой обитания, чем с глубокими родовыми связями.

Покоящиеся капсулы, личинки и нервные системы

Пресноводные мшанки переживают зиму или засуху с помощью прочных внутренних почек — статобластов, которые могут дрейфовать, приклеиваться к субстратам или лежать в состоянии покоя до улучшения условий. Исследование приходит к выводу, что простые плавающие статобласты появились первыми, а более специализированные формы, цепляющиеся за субстраты или утратившие внешнюю плавучую оболочку, возникали независимо в нескольких линиях. Личинки также демонстрируют упорядоченную вариативность: большинство видов вынашивает ресничных плавающих личинок с одной до четырёх внутренних пищеварительных единиц, причём числа склонны к кластеризации по семействам. Напротив, нервная система остаётся высоко унифицированной. Все виды имеют полый центральный нервный центр, кольцо вокруг глотки и сходные нервные пучки, идущие в каждое щупальце и через телесную стенку, что свидетельствует о сильной консервации базовой нейронной организации во времени.

Что это говорит об эволюции в тихих водах

Комбинируя исторические описания, новые методы визуализации и современные генетические филогенетические деревья, авторы воссоздают вероятного предка: колонию из широко разнесённых, мягкостенных зооида с консервативной схемой мышц и нервов, простыми плавающими статобластами и ресничной личинкой. Со временем разные линии накладывали тонкие изменения в форме колонии, наружных покровах, форме статобластов и мелкомасштабных мышечных рисунках, часто — параллельно. Для неспециалиста главный вывод таков: эти скромные пресноводные животные сочетают в себе глубокое общее наследие с повторяющимися локальными инновациями, сформированными способами прикрепления, питания и выживания в изменяющихся озёрах и реках.

Цитирование: Bibermair, J., Saadi, A.J. & Schwaha, T. Morphological character evolution and ancestral state reconstruction in phylactolaemate bryozoans. Sci Rep 16, 15106 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40223-0

Ключевые слова: мшанки, пресноводные колонии, морфологическая эволюция, реконструкция состояния предков, статобласты