Сложные животные появились на миллионы лет раньше, чем считалось

Фото из открытых источников

Исследователи обнаружили, что сложные животные встречаются в окаменелостях, относящихся к периоду до кембрийского взрыва, то есть примерно 538 миллионов лет назад, когда большинство основных групп животных впервые появляются в палеонтологической летописи. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Полученные данные включают в себя информацию о некоторых из древнейших известных беспозвоночных родственников человека, что позволяет предположить, что ключевые ветви животного мира возникли раньше, чем считалось ранее.

Данное исследование углубляет изучение важной ветви истории животного мира и переосмысливает, казалось бы, внезапный биологический переворот как более длительный переходный период.

В районе Цзянчуаньской биоты, богатом ископаемыми на юго-западе Китая, тонкие слои углерода, оставшиеся после разложения мягких тел, сохранили удивительно детальные очертания древних организмов. К ним относятся прикрепленные к субстрату животные, питающиеся щупальцами, внутренние пищеварительные механизмы и удлиненные червеобразные формы, жившие непосредственно перед кембрийским взрывом.

Гаоронг Ли из Юньнаньского университета (YNU) задокументировал окаменелости с обеих сторон переходной зоны, связав центральное утверждение статьи с животными, сохранившимися в самой породе.

Среди окаменелых тел встречаются прикрепленные черви, гребневики и стебельчатые формы, соответствующие анатомии кембрийского периода, которая, как считалось ранее, отсутствовала в этом более древнем мире. Совпадение этих ископаемых остатков свидетельствует о том, что переход уже происходил. Однако для объяснения того, почему он казался таким внезапным, всё ещё требуется более внимательное изучение среды обитания этих организмов.

Эдиакарская эра, существовавшая до 538 миллионов лет назад — период, когда в палеонтологической летописи появляются первые крупные мягкотелые формы жизни, — в основном представляет собой организмы с непривычными формами, не похожими ни на одних современных животных.

Многие из этих организмов обитали на слоях микробов, покрывающих морское дно, где эти плотные микробные поверхности стабилизировали осадки и влияли на то, как питались и передвигались ранние животные.

Поскольку большая часть свидетельств того времени представляла собой следы, оставленные в осадочных породах, сами животные оставались, к сожалению, вне поля зрения. В результате этот период оставался сложным для интерпретации, даже несмотря на то, что постоянно появлялись признаки сложного поведения.

Одной из наиболее очевидных находок стал прикрепленный к морскому дну червь, который крепился к нему с помощью круглого диска на одном конце, а из его тела отходила выдвижная трубка для питания. Когда передняя часть выворачивалась наизнанку, животное могло вытягивать свою пищевую трубку в воду над ней.

Полевые исследователи прозвали это существо «трубчатым червем», но ни одна из ныне живущих групп не обладает таким сочетанием особенностей строения тела. Для эволюции это несоответствие имеет значение, поскольку оно отражает этап, который, по-видимому, был оставлен более поздними линиями развития.

В других образцах тех же пород команда обнаружила возможного раннего гребневика — морское животное с рядами волосоподобных структур, используемых для передвижения, а также удлиненных червей и еще одно животное, ранее известное только по кембрийским местонахождениям.

Ископаемые остатки демонстрируют четкие отверстия для питания, внутренние пищеварительные каналы, проходящие через тело, повторяющиеся сегменты тела и щупальца. Эти особенности отличают этих животных от останков водорослей, обнаруженных неподалеку. В одном из сообществ морских организмов, обитающих на морском дне, ископаемые остатки демонстрируют множество типов строения тела, существовавших уже тогда параллельно.

Наиболее поразительными были мелкие животные, прикрепленные ко дну моря тонким стеблем, напоминающие ранних родственников морских звезд и желудевых червей, наших ближайших беспозвоночных родственников. Ранее подобные животные были обнаружены только в более молодых кембрийских породах из известного месторождения ископаемых в западной Канаде.

Обнаружение подобных останков на более раннем этапе позволяет отодвинуть ключевой фрагмент нашей родословной гораздо дальше в прошлое. Мягкие тела почти всегда исчезают, поэтому окаменелости из Цзянчуаня имели значение отчасти потому, что в них сохранились детали, которые обычно разрушаются в процессе эволюции.

Быстрое захоронение покрывало организмы тонким слоем грязи, а низкое содержание кислорода замедляло рост микробов настолько, что образовывались тонкие пленки, богатые углеродом. Хорошо известное объяснение того, как сохраняются окаменелости из этого канадского месторождения, показывает, как это химическое замедление может защитить мягкие ткани тела. Без этой редкой череды событий это место, вероятно, выглядело бы гораздо проще, чем жизнь там была на самом деле.

На многих участках морского дна позднего эдиакарского периода микроорганизмы образовывали плотные слои, которые стабилизировали осадок и обеспечивали поверхности для питания и прикрепления. Исследователи называют эти поверхности матовыми грунтами — покрытыми микробами морским дном, которые вели себя иначе, чем современная норная грязь, и отличались необычным строением тела.

Примерно в начале кембрийского периода следы царапания и перемешивания осадочных пород свидетельствуют о том, что в некоторых местах эти микробные слои уже начали разрушаться. В свою очередь, такая смена окружающей среды помогает объяснить, почему странные эдиакарские образования исчезли, в то время как более активных травоядных и роющих животных стало труднее игнорировать.

Задолго до появления этого места находки ископаемых следов указывали на то, что сложные механизмы передвижения уже существовали ближе к концу эдиакарского периода. В статье 2018 года были описаны парные отпечатки пальцев и норы, относящиеся к тому же периоду, что позволило связать эти ранние перемещения с животными, жившими до кембрийского периода.

Теперь к этому списку добавились и пропавшие тела, так что следы в грязи больше не являются единственным доказательством. В таком ракурсе то, что казалось внезапным событием, теперь напоминает длительный процесс накопления, который становится очевидным в лучше сохранившихся горных породах.

Не все новые ископаемые легко вписываются в современную группу, и некоторые, вероятно, представляют собой эксперименты, не имеющие ныне живущих потомков. В некоторых случаях сочетание признаков усложняет классификацию, особенно в тех случаях, когда мягкие ткани разрушались до того, как осадочные породы полностью сжимались вокруг них.

Даже при наличии более 700 экземпляров, одно место не может охватить все среды обитания, сезоны или линии развития, существовавшие в тот или иной момент. Появление новых подобных мест позволит определить, было ли поселение Цзянчуань исключительным, или же палеонтологи упустили из виду эту историю в других местах.

Недавно обнаруженная группа организмов свидетельствует о том, что незнакомые эдиакарские формы жизни и более известные животные сосуществовали на одном и том же морском дне. Теперь же развитие сложных форм животного мира выглядит менее внезапным и гораздо более продолжительным, чем это допускала прежняя картина.