Как членистоногие могли развить эндоскелет?

Эндо-экзоскелет:

Чтобы развить то, что вы ищете, вам нужно переходное состояние, которое может существовать вообще без функционирующего скелета, или очень мягкое, гибкое, поэтому необходима экологическая ниша, где организм мог бы существовать какое-то время без большого количества энергии. поддерживать. Но есть много организмов (черви, головоногие), которые функционируют без какого-либо скелета, так что это не так уж возмутительно. Помните, мы говорим о миллионах/миллиардах лет эволюции, и за это время происходит много странных вещей. А поскольку членистоногие уже линяют и часто имеют лишь минимальную поддержку, организм, который находится в защищенной нише в течение нескольких миллионов лет (с постепенным давлением на развитие эндоскелета с течением времени), безусловно, может достичь этого.

Членистоногие, которые утолщают некоторые области своего экзоскелета, чтобы обеспечить лучшую структурную поддержку веса, и утончают другие области своего экзоскелета для большей гибкости, очень быстро начинают выглядеть так, как будто у них есть эндоскелет. Многие кости, как правило, находятся близко к поверхности, и ваш гибридный организм не так уж отличается. Череп и грудная клетка во многом являются эндоскелетом, пытающимся стать экзоскелетом.

Может иметь место дупликация генов, позволяющая одному набору генов экзоскелета мутировать в маленькую, жесткую дегенеративную форму (эндоскелет), медленно усваиваемую, и в более мягкий, часто сбрасываемый экзоскелет, позволяющий расти. Или их мягкие внутренние ткани все чаще растут снаружи их жесткого экзоскелета, и снаружи их покрывает только экзоскелетная «кожа» толщиной с бумагу. По некоторым оценкам, 80-90% смертей членистоногих могут быть связаны с уязвимостью во время линьки, поэтому процесс, снижающий эту уязвимость, имел бы огромное эволюционное преимущество для организма, который его развил.

Затем развивается новый процесс, при котором вместо внешней линьки эндо-экзоскелета они начинают очищать эти «кости» внутри и заново отращивать их. В конечном итоге это может стать полунепрерывным или по-прежнему следовать схеме периодического размягчения и повторного затвердевания линьки. Теперь кости могут оставаться внутри ткани навсегда. Более твердые материалы (например, кальций) начинают откладываться (биоминерализация, как это уже делают ракообразные), делая «кости» более похожими на кости.

Внешний «кожный» экзоскелет всегда может снова затвердеть в ходе эволюции (как у черепахи) в некоторых или во всех частях организма, так что все еще могут быть все забавные черты членистоногих. некоторые вещи (например, глаза) будут хорошо законсервированы и останутся снаружи экзоскелета. но другие функции могли бы свободно видоизменяться и формировать новые функции.

Это будет очень сложно, на грани невозможного: переход от экзоскелета к эндоскелету означает масштабную перестройку всех суставов и мышц с соответствующими нервами.

Учитывая, что эволюция происходит путем случайных мутаций, потребуется чистая удача, чтобы получить все необходимые мутации одновременно и в нужном месте. Примерно как покупка первых 50 выигрышных билетов в новогодней лотерее.

Может быть, это возможно...

Ни одно членистоногие никогда не эволюционировали от экзоскелета к эндоскелету, но это не то же самое, что сказать, что это не могло произойти при определенных обстоятельствах. Есть одна группа экзоскелетных организмов, которые совершили этот переход, который, по крайней мере, предполагает, что это возможно: Coleoidea.

Coleoidea — подкласс головоногих, у которых экзоскелет перемещен внутрь тела. В эту группу входят осьминоги, кальмары и каракатицы. Когда вы посмотрите на их родословную, они в основном эволюционировали от червей к улиткам, затем к науталоидам и колеоидеям. Таким образом, несмотря на то, что жесткая оболочка, кажется, должна была остаться, поскольку защитная оболочка должна быть лучше, чем отсутствие оболочки, ее ниша требовала гибкости превыше всех других функций.

Точно так же членистоногие, которые развиваются под достаточным давлением, чтобы стать более гибкими, также могут потерять свой панцирь. Сначала я бы предположил, что членистоногие разовьют все более и более мягкую оболочку для сдавливания труднодоступных мест, пока ее раковина не станет такой мягкой, почти похожей на кожу, и ваше членистоногое будет двигаться скорее как осьминог, чем как жук. Тем не менее, он может захотеть сохранить кусочки более твердого панциря в определенных местах: в основном во рту для пережевывания пищи и рядом с жизненно важными органами, чтобы защитить его от случайной смерти.

Со временем размер, форма и положение этих селективных пластин будут оптимизированы. А для организма, который ценит мягкость, самая оптимальная конфигурация этих пластин — как можно меньше и ближе к жизненно важным битам. Так что, как и Coleoidea, ваши «мягконогие» со временем будут втягивать свои костяные части внутрь тела. Как только его внешняя часть станет внутренней, будущие поколения смогут начать использовать эти пластины в качестве точек крепления мускулатуры, которая в конечном итоге может стать настоящим эндоскелетом.

Но это, вероятно, не полезно для вас

Эволюционный путь от членистоногого до эндоскелетного существа был бы очень долгим; вероятно, сотни миллионов лет. За это время изменится не только скелет, но и все в этом существе. К тому времени, как вы доберетесь из точки А в точку Б, новый вид будет настолько удален от членистоногих, что его даже нельзя будет распознать как таковой. Вероятно, у вас будет существо, которое конвергентно эволюционировало и стало больше похоже на колеоидей, чем на членистоногих; Таким образом, более простой вывод состоит в том, чтобы вообще не идти по всей эволюционной траектории членистоногих, а вместо этого планировать начать с чего-то другого.

Я предполагаю, что ваша цель на самом деле просто животное, похожее на террапод, с дополнительными придатками. Хотите верьте, хотите нет, но проще всего это сделать, просто начав с террапода и добавив дополнительные придатки. В то время как дополнительный придаток никогда не был достаточно успешным, чтобы завоевать популярность, мутация действительно происходит в природе достаточно часто, чтобы она могла прижиться при правильном эволюционном давлении.

Для крупных наземных существ конечности требуют больших затрат веса и ресурсов; Таким образом, переход с 4 на 6 или 8 — это огромная жертва, которая не принесет пользы большинству ниш, но есть одна ниша, которая только недавно развилась, где такая мутация может быть полезна: пользователи инструментов. В то время как лягушку, кошку, собаку, ящерицу или медведя можно было бы замедлить только дополнительными придатками, в художественных произведениях есть 4 основных плана тела, где инструмент, использующий виды, очень хорошо бы имел 6 придатков вместо 4, что сделало бы это возможным. для случайной мутации, приводящей к появлению дополнительных конечностей:

Gegeinoid: это план тела, где у двуногого пользователя инструмента есть дополнительные руки для работы. В то время как люди прекрасно справляются с двумя руками, мы часто оказываемся ограниченными из-за отсутствия рук. Многие вещи, которые мы пытаемся делать, были бы намного проще с дополнительными руками; поэтому, если такая мутация произойдет в цивилизации каменного века, этого преимущества может быть достаточно для того, чтобы этот человек продвинулся на вершину своего клана, что дает ему льготные права матирования, позволяющие мутации распространиться на все население с течением времени.

Центавроид: это план тела, при котором двуногий пользователь инструмента получает дополнительную пару ног для работы. Хотя эти ноги не будут автоматически бычьими, как часто изображают, четвероногие обычно могут двигаться намного быстрее, чем двуногие; Таким образом, если эта мутация произойдет в таких местах, как азиатские степи, где верховая езда стала таким образом жизни, эта мутация может вывести лошадей из уравнения и позволить пользователям инструментов двигаться быстрее.

Драгоноид: Многие птицы являются основными пользователями инструментов, но им не хватает ловкости, чтобы манипулировать вещами своими когтями. Во многом это связано с тем, что их когти должны оставаться достаточно специализированными, чтобы быть ногами, и они не могут быть полностью специализированными руками. Если бы у птицы отрастил дополнительный набор ног, она могла бы разделить их функциональность, чтобы иметь отдельные руки и ноги, улучшая их потенциал в качестве пользователей инструментов. Особенно, если их новые руки выдвинуты достаточно далеко вперед, чтобы лучше видеть, что они держат.

Veloxi: Я не знаю, как еще назвать это, поскольку единственное место, где я могу увидеть этот план тела, — это старая игра 1980-х годов под названием Starflight. Велокси были расой, похожей на богомола, описанной как имеющая один набор придатков, который был исключительно руками, один набор, который был исключительно ногами, и средний набор, который мог функционировать как оба, что теоретически давало им преимущества, аналогичные плану тела как гегеноидов, так и кентавроидов. .