Гранд-Каньон был «зоной Златовласки» для эволюции

Фото из открытых источников

Исследователи из Кембриджского университета сделали выдающееся открытие в одной из самых знаковых природных достопримечательностей мира: в Большом каньоне обнаружены ценнейшие останки исключительно сохранившихся древних животных, возраст которых превышает полмиллиарда лет. Эта новаторская находка является первым обнаружением мягкотелых кембрийских ископаемых в Большом каньоне и открывает беспрецедентное понимание того, что исследователи называют эволюционной «зоной Златовласки», ускорившей развитие сложной жизни на Земле.

Ископаемая коллекция, датируемая периодом от 507 до 502 миллионов лет назад, в течение знаменательного периода, известного как Кембрийский взрыв, включает в себя крошечных моллюсков, царапавших камни, ракообразных-фильтраторов, червей с острыми зубами и даже фрагменты их древней пищи. Это открытие, опубликованное в журнале Science Advances, фундаментально меняет наше понимание того, как условия окружающей среды формировали раннюю эволюцию животных.

Исследование показывает, что в кембрийский период регион Большого каньона обладал оптимальными условиями — ни слишком глубокими, ни слишком мелкими, — что создавало идеальный баланс для эволюционных экспериментов и инноваций среди древних морских существ.

Ведущий автор исследования Джованни Муссини из Кембриджского университета возглавил экспедицию 2023 года вдоль реки Колорадо, которая образовала Гранд-Каньон пять-шесть миллионов лет назад. Инновационный подход команды заключался в растворении образцов горных пород размером с кулак в растворе плавиковой кислоты и пропускании осадка через несколько сит для извлечения тысяч мельчайших окаменелостей.

«Эти редкие окаменелости дают нам более полное представление о том, какой была жизнь в кембрийский период», — пояснил Муссини. «Объединяя эти окаменелости со следами рытья нор, передвижения и питания, которые встречаются по всему Гранд-Каньону, мы можем воссоздать целую древнюю экосистему».

Это открытие особенно важно, поскольку большинство ранее найденных кембрийских окаменелостей представляли собой существа с твёрдым панцирем, в то время как мягкотелые особи были известны преимущественно из нескольких уникальных мест, таких как канадская формация сланцев Бёрджесс и китайские сланцы Маотяньшань. Находка в Гранд-Каньоне представляет собой первое свидетельство наличия неминерализованных кембрийских животных из того, что исследователи называют эволюционной «зоной Златовласки» – среды, достаточно богатой ресурсами для обеспечения быстрых эволюционных изменений.

Микроскопическое исследование выявило некоторые из самых сложных механизмов питания, развившихся к кембрийскому периоду, представлявших собой передовые биологические «технологии» своего времени. Многие окаменелости принадлежали ракообразным со сложными коренными зубами и волосовидными отростками, расположенными в треугольных бороздках вокруг рта. Эти крошечные существа использовали свои волосатые конечности, словно конвейерные ленты, чтобы подхватывать проходящие мимо частицы пищи, а затем измельчать их с помощью специальных зубных бороздок.

Среди других находок – похожие на слизней моллюски, которые уже обладали цепочками зубов, удивительно похожими на зубы современных садовых улиток, которыми они, вероятно, пользовались для соскребания водорослей или бактерий с камней. Самый необычный экземпляр, обнаруженный исследователями, представляет собой новый вид приапулид, широко известных как пенисные или кактусовые черви, которые были широко распространены в кембрийском периоде, но в настоящее время практически вымерли.

Это недавно обнаруженное существо, названное Kraytdraco spectatus в честь вымышленного крайт-дракона из «Звёздных войн», обладало сотнями сложных ветвящихся зубов, которые помогали ему захватывать частицы пищи в свой выдвижной рот. Экзотический внешний вид и сложное строение зубов этих древних существ демонстрируют удивительное разнообразие стратегий питания, сформировавшихся в этот критический период эволюции животных.

Качество сохранности было настолько исключительным, что исследователям удалось обнаружить частицы, похожие на планктон, возле уст некоторых ракообразных, что стало прямым доказательством их пищевого поведения полмиллиарда лет назад.

В кембрийский период регион Большого каньона располагался гораздо ближе к экватору, чем сегодня, что создавало идеальные условия для разнообразной морской жизни. Глубина воды обеспечивала необходимый баланс: вода была богата кислородом, но не слишком глубокой и не слишком мелкой, что обеспечивало максимальную доступность питательных веществ и кислорода, минимизируя при этом ущерб от волн и вредное ультрафиолетовое излучение солнца.

Эта оптимальная среда создала то, что Муссини описывает как идеальные условия для эволюционных экспериментов: «Животным нужно было опережать конкурентов с помощью сложных и дорогостоящих инноваций, но окружающая среда позволяла им это делать», — пояснил он. «В условиях дефицита ресурсов животные не могут позволить себе такие физиологические инвестиции».

Экономические параллели поразительны: обилие ресурсов позволяло животным инвестировать в эволюционные риски и инновации, в то время как скудность среды обитания вынуждала использовать консервативные стратегии выживания. Это геологическое понимание  помогает объяснить, почему Кембрийский взрыв привёл к столь быстрому изменению строения тела и стратегий питания животных, которое продолжает оказывать влияние на современные экосистемы.

Исследование показывает, что условия окружающей среды сыграли решающую роль в расцвете творческих способностей, характерном для кембрийского периода. Расположение Гранд-Каньона в этой эволюционной «зоне Златовласки» способствовало развитию сложных анатомических изменений, которые до сих пор формируют современную биосферу.

Это открытие фундаментально опровергает прежние предположения о том, где и как произошли наиболее значимые эволюционные изменения во время кембрийского взрыва. Ранее исключительная сохранность мягкотелых ископаемых была известна преимущественно из сред с недостатком кислорода и ресурсов – условий, которые вряд ли способствовали бы самым сложным эволюционным процессам.

Ископаемые останки из Большого каньона представляют собой первое свидетельство того, что быстрые эволюционные изменения могли происходить в богатых ресурсами условиях, что позволяет предположить, что именно изобилие, а не дефицит, могло быть основным фактором эволюционного творчества в этот критический период. Это открытие имеет важное значение для понимания того, как условия окружающей среды влияют на темп и направление эволюционных изменений.

Исследование также подчёркивает сохраняющийся потенциал для крупных открытий в хорошо изученных местах. Несмотря на то, что Гранд-Каньон является одним из самых тщательно изученных геологических объектов в мире, он продолжает преподносить сюрпризы, которые меняют наше понимание древней жизни и эволюции.