Предложен новый подход к объяснению кембрийского взрыва

Автор: Дмитрий Целиков

Название Myllokunmingia нам ни о чём не говорит, но его стоит запомнить. Это существо размером с гуппи жило 520 млн лет назад. Чем оно интересно? Ну, например, спинным плавником, как у рыбы-меча. А ещё её окаменелости хранят следы черепа.

Наверное, вы замечали, что у людей тоже есть череп. Это обстоятельство (а также ряд других) указывает на то, что перед нами одно из самых древних, самых примитивных позвоночных. Иными словами, наш предок выглядел как-то так.

Myllokunmingia возникла в ходе одного из самых важных этапов в истории жизни — в период эволюционного бума, известного как кембрийский взрыв (по названию соответствующего геологического периода). За каких-то 20 млн лет в летописи окаменелостей появились самые старые из известных образцов большинства основных групп животных. Произошла небывало быстрая и необычайно широкая диверсификация форм жизни.

По некоторым оценкам, первые животные возникли около 750 млн лет назад, но представители многих основных групп попали в палеонтологическую летопись лишь 520 млн лет назад. Многие годы учёные пытаются нащупать тот спусковой механизм, который привёл в движение животное царство.

Пол Смит, директор Оксфордского музея естественной истории, и Дэвид Харпер из Даремского университета (Великобритания) решили разобраться в гипотезах на этот счёт. Оказалось, что за последние десять лет было выдвинуто тридцать с лишним предположений.

Выяснилось, что, как правило, учёные «грешат» на какой-то один фактор. Геологи предлагают геологические объяснения. Экологи думают об экологии. Не ошибка ли это? Смит и Харпер подозревают, что представителям всех заинтересованных в отгадке дисциплин стоит сесть за общий стол и набросать карту взаимодействия нескольких факторов.

Как полагает дуэт учёных, задолго до кембрийского взрыва одна группа животных накопила достаточный генетический потенциал для последующего буйства. Речь идёт о таксоне Bilateria, знаменитом своей двусторонней симметрией. В докембрии они, скорее всего, выглядели наподобие маленьких червячков. Вместе с ними бок о бок существовали губки, медузы и другие создания, но именно билатеральным суждено было пережить определённые (не такие уж радикальные на самом деле) генетические мутации, которые привели к огромному разнообразию внешнего вида.

Нужные гены, по-видимому, появились за десятки миллионов лет до кембрийского взрыва, но всё это время «спали», дожидаясь благоприятного момента.

В прошлом году Шанан Питерс из Висконсинского университета и Роберт Гейнс из Помона-колледжа (США) изложили доказательства того, что кембрийскому взрыву предшествовало повышение уровня моря, в результате которого обширные участки суши оказались под водой. Появились новые места обитания: прибрежное мелководье купалось в солнечном свете. По соседству располагались затонувшие породы, которые подверглись активной эрозии и насытили воду питательными веществами — фосфатами. Животные устремились в эти обетованные земли, началась жесточайшая конкуренция за новые, чрезвычайно комфортные экологические ниши, и гены заработали в полную силу.

В то же время всемирный потоп отравил океан. Эрозия береговой линии привела к попаданию в воду большого количества кальция, токсичного для клеток. Дабы выжить, животным нужно было изобрести способ избавиться от яда. Возможно, одним из наиболее эффективных решений стала упаковка кальция в кристаллы, которые в конечном счёте превратились в кости, раковины и прочие твёрдые ткани. Вряд ли может быть совпадением то, что билатеральные животные приобрели твёрдые ткани как раз во время кембрийского взрыва, но не раньше.

Оболочки и другие твёрдые ткани ещё сильнее ускорили эволюцию. Хищники отращивали жёсткие когти и челюсти, помогавшие умерщвлять добычу, а жертвы защищались твёрдыми панцирями и шипами. Шла беспощадная гонка вооружений.

Пищевая сеть заметно усложнилась. Возникли крупные хищники, которые стали охотиться за хищниками поменьше. Некоторые билатерали придумали зарываться в морское дно, и богатая кислородом вода проникла в осадок. Так появилась ещё одна среда обитания, что привело к дальнейшей диверсификации.

Конечно, это всего лишь небольшая примерная зарисовка того, как могли обстоять дела в то время, но шаг в правильном направлении уже сделан, считает Кевин Питерсон из Дартмутского колледжа (США). В то же время Филип Донохью из Бристольского университета (Великобритания) напоминает, что нам многое неизвестно. Как долго, например, те или иные группы животных (скажем, позвоночные) существовали до того, как оставили следы в летописи окаменелостей? Если животные диверсифицировались раньше, придётся искать ответы на новые загадки.

Подготовлено по материалам New York Times.