Geobiology: кислород не был катализатором появления многоклеточных организмов в океанах Земли

Кислород не стал катализатором быстрого расцвета первых многоклеточных организмов Земли. Результаты нового исследования бросают вызов 70-летнему предположению о том, что вызвало взрыв океанической фауны сотни миллионов лет назад. Статья опубликована в журнале Geobiology.

Между 685 и 800 миллионами лет назад многоклеточные организмы начали появляться во всех океанах Земли во время так называемого Авалонского взрыва, предвестника более известного кембрийского взрыва. В эту эпоху морские губки и другие причудливые многоклеточные организмы заменили мелких одноклеточных амеб, водорослей и бактерий, которые до этого правили планетой более 2 миллиардов лет.

До сих пор считалось, что повышенный уровень кислорода вызвал эволюционное появление более продвинутых морских организмов. Это опровергают исследователи Копенгагенского университета, работающие вместе с коллегами из Океанографического института Вудс-Хоул, Университета Южной Дании и Лундского университета.

Изучая химический состав образцов древних горных пород из горного хребта Омана, исследователи смогли «измерить» концентрацию кислорода в Мировом океане с момента появления этих многоклеточных организмов. Вопреки ожиданиям результат показывает, что концентрация кислорода на Земле не увеличилась. Действительно, уровни остались в 5-10 раз ниже, чем сегодня, что примерно соответствует количеству кислорода на двойной высоте горы Эверест.

«Наши измерения дают хорошее представление о том, какие средние концентрации кислорода были в Мировом океане в то время. И нам очевидно, что не было значительного увеличения количества кислорода, когда более развитая фауна начала развиваться и доминировать на Земле. Фактически, произошло некоторое небольшое снижение», — говорит доцент Кристиан Дж. Бьеррум, который последние 20 лет занимается количественной оценкой условий, окружающих зарождение жизни.

Новый результат положил конец 70-летнему исследованию, которое подчеркивает центральную роль более высоких концентраций кислорода в развитии более развитой жизни на нашей планете.

«Тот факт, что теперь мы знаем с высокой степенью уверенности, что кислород не контролировал развитие жизни на Земле, дает нам совершенно новую историю о том, как возникла жизнь и какие факторы контролировали этот успех», — говорит исследователь, добавляя: «В частности, это означает, что нам нужно переосмыслить многие вещи, которые мы считали правдой с детства. И учебники должны быть пересмотрены и переписаны».

Остается много того, чего исследователи не знают, а также множество противоречий. Поэтому Бьеррум надеется, что новый результат может побудить других исследователей по всему миру пересмотреть свои предыдущие результаты и данные в новом свете.

«В мире существует множество исследовательских секций, в том числе в Соединенных Штатах и Китае, которые провели множество исследований по этой теме, чьи более ранние результаты могут пролить важные новые детали, если их интерпретировать на основании того, что кислород не был движущей силой развития жизнь», — говорит он.

Так что же, если не дополнительный кислород, вызвало взрыв жизни? Возможно, как раз наоборот, объясняет Бьеррум.

«Интересно, что взрыв многоклеточных организмов происходит во время с низкой концентрацией кислорода в атмосфере и океане. Это указывает на то, что организмы извлекали выгоду из более низких уровней кислорода и могли спокойно развиваться, поскольку химический состав воды естественным образом защищал их стволовые клетки» - сказал он.

По словам исследователя, такое же явление изучалось при исследованиях рака, в стволовых клетках человека и других животных. Здесь коллеги из Лундского университета заметили, что низкий уровень кислорода имеет решающее значение для удержания стволовых клеток под контролем до тех пор, пока организм не решит, что клетка должна развиться в определенный тип клеток, например, в мышечную клетку.

«Мы знаем, что животные и люди должны иметь возможность поддерживать низкую концентрацию кислорода, чтобы контролировать свои стволовые клетки и при этом развиваться медленно и устойчиво. При избытке кислорода клетки будут развиваться, и в худшем случае, дико мутировать и погибнуть. Не исключено, что этот механизм применялся тогда», — заключает Бьеррум.

В новом исследовании исследователи проанализировали образцы горных пород, среди прочего, из Оманских гор на севере Омана. Хотя сегодня горы были довольно высокими и очень сухими, они находились на морском дне во время быстрого расцвета разнообразия организмов, вызванного взрывом Авалона.

Исследователи подтвердили свои выводы в окаменелостях из трех разных горных хребтов по всему миру: гор Оман (Оман), гор Маккензи (северо-запад Канады) и района ущелья Янцзы в Южном Китае.

Со временем глина и песок с суши смываются в море, где слоями оседают на морском дне. Проходя сквозь эти слои и изучая их химический состав, исследователи могут получить картину химического состава океана в определенное геологическое время.

Анализы проводились с использованием изотопов таллия и урана, найденных в горах, из которых исследователи смогли извлечь данные и при этом рассчитать уровни кислорода на многие сотни миллионов лет назад.