Возраст появления первых многоклеточных организмов вызывает споры среди ученых. Палеонтологи в новой статье выдвигают гипотезу, которая может объяснить разногласия в этой области. По их мнению, первые многоклеточные экосистемы, включая так называемый перевернутый бентос, появились гораздо раньше, чем принято считать – в суровых условиях позднего протерозоя, когда Земля дважды покрывалась льдом от полюсов до экватора.
Появление первых животных (на латыни — MetazoaПереход к многоклеточности у растений и прочих многоклеточных существ – один из важных моментов в эволюции биосферы. Сам переход произошел поздно: если первые признаки жизни старше 3,4 миллиарда лет, то самые ранние животные (или что-то им очень похожее) появились всего 600-800 миллионов лет назад – возможно, чуть раньше.
В большей части своей истории биосфера Земли состояла только из прокариотов и одноклеточных эукариот. Потом эта «планета микробов» претерпела радикальные изменения — дальнейшее эволюционное развитие определяют многоклеточные существа. животные, различные грибоподобные организмы, водорослиИ растения. Через несколько сотен миллионов лет, уже в раннем палеозое, начали осваивать сушу и формировали большое разнообразие наземных и почвенных экосистем.
Переход от живых существ к многоклеточным формам организации связан с комплексными проблемами, которые до сих пор изучают биологи и палеонтологи. По геологической летописи первые многоклеточные животные появились в промежутке 572-602 миллионов лет назад. Биоинформатика же, которая строит реконструкцию эволюции на основе… последовательностейИзучение ДНК современных животных методом «молекулярных часов» показывает, что многоклеточная жизнь появилась за 250-286 миллионов лет до нашей эры.
Выявлены существенные расхождения во времени. Встречаются также находки некоторых губок и других организмов возрастом более 800 миллионов лет, вызывающие сомнения.
Чтобы понять эту неопределенность и проблему ранней эволюции многоклеточной жизни, исследователи из Великобритании изучили влияние окружающей среды на эти давние события. В частности, они обратили внимание на сильные, даже глобальные оледенения, которые произошли в конце протерозоя, когда Земля дважды превращалась в «планету-снежок».
Как известно, самые ранние тщательно описанные и достаточно разнообразные формы… многоклеточнойЖивотные эдиакарского периода (541-635 миллионов лет назад), последнего в протерозойской эре, были необычными. Похожие на сплетенные циновки, закрученные трехлучевые звезды и фракталы из живой плоти — их назвали вендобионтами. В отличие от более поздних обитателей Земли, у эдиакарцев не было скелетов, поэтому до наших дней сохранились только отпечатки мягких тканей.
Происхождение жителей эдиакарских морей не менее таинственно, чем сами моря. Примерно 600 миллионов лет назад их уже было во многих уголках планеты — от Белого моря до побережья Намибии и канадского Ньюфаундленда (которые, впрочем, находились совсем не там, где мы привыкли видеть их на современной карте).
Предшественники классических обитателей эдиакарских морей были существенно другими, но также достаточно большими. лантианскаяБиота, известная только из отложений Китая. Когда же однообразный мир бактерий и прочих микробов населило многоклеточные организмы? Может быть, именно в тот период неопротерозоя, который предшествовал эдиакарскому — криогению?
Криогений (635-720 миллионов лет назад) стал сложным периодом для живых существ: большая часть времени планета находилась под глобальным оледенением, превратившись в «Землю-снежок». Толстые льды, достигавшие в среднем километра, покрыли полюсы и сомкнулись на экваторе. В некоторых местах лед мог быть тоньше или содержать полыньи.
Криогений начался масштабным стертским оледенением, установившимся 720 миллионов лет назад и продолжавшимся 50-60 миллионов лет. Период завершилось следующим мариноанским оледенением длительностью 15 миллионов лет. Таким образом, из 85 миллионов лет общей продолжительности Криогена Земля провела в «глубоко промороженном» состоянии около 75 миллионов лет.
В период сильных морозов криогения гаскиерское оледенение после эдиакария показалось сравнительно мягким — 340 тысяч лет непрерывного ледникового периода, доходящего до субтропиков. Его также называют «слякотной Землей».
Поздний протерозой был холодным периодом, который, казалось бы, не располагал к росту новой жизни. Впрочем, ситуация была иной, и об этом подробно пишут авторы. новой статьи в журнале Global Change Biology.
Обсудив драматические события на Земле в криогении, учёные отмечают, что именно это время могло стать местом небывалого эволюционного скачка — появления многоклеточности. Негостеприимные условия криогении могли этому поспособствовать.
Авторы для создания модели использовали пример современных арктических экосистем. АнтарктидыЖители этих регионов и окружающие её шельфовые и плавучие льды напоминают условия древней криогенной планеты и даже ещё более раннего гаскиерского оледенения в эдиакарском периоде.
Под толстым слоем льда (более двадцати метров) фотосинтез невозможен, а доступ к кислороду значительно ограничен. Тем не менее в настоящее время в Антарктиде подобные условия не помеха для процветания. сообществаМикроорганизмы, связанные с ними неподвижные фильтраторы и активные хищники создают подобные экосистемы, которые могут появиться даже вдали от источников света и на расстоянии сотен километров от ближайшей полыньи.
Местные жители получают пищу из органических остатков (детрита), которые сюда приносит циркуляция воды, или с помощью хемосинтеза, когда энергию химических реакций используют автотрофные прокариоты. Такая ситуация могла наблюдаться в позднем протерозое.
Предложенная гипотеза частично обосновывает сомнительную раннюю дату «молекулярных часов», указывающую на наличие многоклеточных организмов, которые к тому времени уже формировали новые систематические группы.
В статье представлено новое предположение: часть экосистем Эдиакарского периода могла образовываться под водой, вблизи дна. льдаК нему могли крепиться специфические организмы-фильтраторы, подобные черням. Charnia sp.), прочих рангеоморф и другие удивительные вендобионты.
Такое сообщество можно именовать обратным. бентоснымВ них нижней частью является лед на поверхности. Примеры подобных экологических систем найденыВ современной Антарктике к поверхности льда снизу прикрепляются анемоны. Edwardsiella andrillaeВ том же месте также найдены равноногие ракообразные, а бактерии там обитают. Плавающие хищники питаются там же.
Эдиакарские моря на большой глубине могли быть обитаемы из-за поступления кислорода из опускающихся соленых вод. Питанием для местного бентоса могла служить тонущая органика. Глубь океана была более безопасным местом для самых первых. животныхИз-за меньшего риска оказаться погребёнными под льдом, животные могли начать осваивать новые территории.
Специалисты считают, что во время позднего протерозоя в океанах происходило активное перемешивание даже на больших глубинах.
Конечно, перенести современную ситуацию в Антарктике на древние замерзшие моря можно лишь с осторожностью. Все же стоит помнить, что главные экологические закономерности — те, которые описывают взаимосвязь живых существ между собой и окружающей средой — одинаковы везде на Земле и во все времена ее истории.
Кроме того, эта «антарктическая модель» может применяться для описания явлений за пределами Земли. Несколько спутников газовых гигантов обладают под толстой ледяной коркой безграничными океанами. К таковым относятся Европа, Каллисто и Ганимед (луны Юпитера) и ЭнцеладВращающиеся вокруг Сатурна спутники могут иметь условия, подходящие для развития примитивной жизни. В далеких космических океанах возможно возникновение схожих условий. Некоторым лунам, напоминающим древнюю «Землю-снежок», свойственны вулканизм, гейзеры и биогенные элементы. ингредиентов «рецепта живой клетки».