С момента работ Чарлза Дарвина биологи изучают кембриский взрыв биоразнообразия: множество сложных организмов будто бы почти одновременно появились из простых. Это противоречило естественному отбору. В новой работе ученые обнаружили сходные события за полтора миллиарда лет до кембрийского взрыва.
Учёные из Кардиффского университета изучили отложения возрастом 2,1 миллиарда лет из Габона. Выяснилось, что столкновение континентов в этом регионе привело к образованию мелководного моря с высоким содержанием кислорода и фосфора — подобным тому, что наблюдалось на всей Земле примерно через 0,6 миллиарда лет в эдиакарский период. В результате событий двухмиллиардной давности возник своего рода оазис для относительно сложных форм жизни. опубликована в журнале Precambrian Research.
Жизнь на Земле появилась примерно четыре миллиарда лет назад, не задолго после формирования планеты (4,5 миллиарда лет назад). Значительный период ее истории был доминирован одноклеточными прокариотами небольших размеров, лишенными клеточного ядра. Это существенно отличалось от жизни нашего времени, где преобладают эукариоты – организмы с клеточным ядром, занимающие главенствующее место и по массе.
Эукариотическое доминирование стало возможно только после миллиардов лет накопления кислорода в атмосфере. Такие клетки энергетически требовательны и без кислорода поддерживать свою сложность было бы тяжело. По мнению многих биологов, до эдиакарского периода сложная биота практически не могла появиться.
Учёные изучили породы региона слияния древних континентальных платформ Конго и Сан-Франсиско. По их данным, около 2,1 миллиарда лет назад там произошло резкое уменьшение содержания углерода-13, что свидетельствует о быстром росте биомассы. Живые существа предпочитают использовать легкий изотоп углерода — углерод-12, поэтому падение концентрации углерода-13 указывает на то, что в этом районе развивалась жизнь.
Одновременно с этим событием у древних пород отмечен рост концентрации фосфора. Авторы исследования считают, что это следствие усиленной вулканической и гидротермальной активности региона в момент столкновения древних континентальных платформ. Высокие температуры частично вернули в оборот фосфор из донных отложений, повысив его уровень.
Цианобактерии в этом регионе перешли в режим быстрого размножения, необычный для того времени. Море, отгороженное континентами, быстро «зацвело». Однако в отличие от нынешних ситуаций, когда такое «цветение» приводит к снижению кислорода в воде, тогда произошло обратное: фотосинтез цианобактерий ускорил рост кислорода в воде.
Ученые считают свидетельствами таких событий простые формы многоклеточной жизни, следы которой, по их мнению, видны в ряде окаменелостей. Раньше связь этих окаменелостей с жизнью ставили под сомнение из-за их крупных размеров. Если принять биологическую природу этих объектов за факт, то получается, что 2,1 миллиарда лет назад на Земле уже существовала сложная жизнь.
Исследователи, основываясь на новых данных, предполагают двухэтапную эволюцию сложной жизни на Земле. 2,1 млрд лет назад повышение концентрации кислорода в морской воде спровоцировало первую эпоху сравнительно сложной жизни.
Изоляция моря от океана не могла продолжаться бесконечно, равно как и высокая концентрация фосфора, необходимая для процветания жизни. Когда эти факторы перестали действовать, сложная жизнь в местности исчезла. Подобные формы биоты планеты появились вновь спустя полтора миллиарда лет – в эдиакарии и последующем кембрийском взрыве.