«Небольшое опорожнение кишечника» 540 млн лет назад вызвало эволюционный взрыв

Фото из открытых источников

Если мы хотим понять, как планета может отреагировать на масштабные изменения окружающей среды, важно выяснить, что стало причиной этих масштабных изменений в прошлом. В поисках знаний недавно возник интересный вопрос: задумывались ли вы когда-нибудь о мире до появления фекалий?

Самые ранние формы жизни передвигались по океанам без анального отверстия, обходясь (или, скорее, как-то иначе) переваренной пищей, выталкивая её обратно тем же путём, каким она попала внутрь. Затем появилось революционное изобретение — сквозной кишечник, обеспечивший переваренной пище выход через задний проход и навсегда изменивший облик нашей планеты.

Новое исследование, проведенное под руководством Университета Флиндерса в Аделаиде, Южная Австралия, изучило, как этот «взрыв экскрементов» мог ознаменовать поворотный момент в эволюции жизни на Земле. В результате работы сделан вывод, что событие, получившее название «фекальная революция», спровоцировало кембрийский взрыв около 540 миллионов лет назад – событие, широко рассматриваемое как «большой взрыв» в эволюции. Результаты исследования опубликованы в журнале Trends in Ecology & Evolution.

Чтобы понять, как это происходило, нам нужно вернуться на 600 миллионов лет назад, в эдиакарский период. Первые сложные животные передвигались и питались, но их «слепой кишечник» означал, что любая пища, попавшая им в рот, должна была быть отрыгнута тем же способом.

Это замедляло процесс их потребления, поскольку приходилось ждать, пока съеденное переварится, прежде чем можно было съесть еще. 

Затем в результате серии генетических мутаций произошло удлинение строения тела, а вместе с ним и кишечника, пока он не нашел выход на противоположном конце тела: небольшую штуковину, которую мы называем анусом.

«Как только у вас появляется сквозной кишечник – когда пища поступает с одного конца, постоянно перерабатывается и выходит с другого – это означает, что вы можете есть практически постоянно», – сказал натуралист Крис Пэкхэм. «Это означает, что вы получите доступ к большему количеству энергии, что даст вам больший потенциал для роста».

Чтобы в полной мере использовать возможности вашей новой внутренней системы органов, вам нужно расположить рот на одном конце, а анус — на другом. Затем вам необходимо собрать все органы чувств, необходимые для поиска пищи.

Мы воспринимаем это как должное, но это важный этап в эволюции, за который мы должны быть очень благодарны, потому что, если позаимствовать слова Пакхэма, «нет ануса — нет головы».

Так началась новая эра в истории Земли. Окружающая среда менялась: некогда широко распространенные микробные сообщества поглощались с невиданной ранее скоростью (фактически, эволюция анального отверстия, возможно, даже спровоцировала одно из первых массовых вымираний на планете).

Древняя экосистема также сталкивалась с беспрецедентным потоком органических веществ и питательных элементов в древние океаны, начиная с конца эдиакарского периода и до кембрийского. Мы видим это изменение в палеонтологической летописи в виде копролитов — следов окаменелостей.

Копролитов раннего кембрия сохранилось немного, но их количество увеличивается к середине периода. Как показывают ископаемые находки, по мере диверсификации жизни возрастала и сложность, форма и размер экскрементов.

Авторы обнаружили это в копролитах, взятых из 35 месторождений по всему миру. По их словам, в совокупности эти данные наглядно демонстрируют изменения, происходящие параллельно с быстрой диверсификацией морских организмов.

«Фекалии включают в себя как микроскопические гранулы, так и копролиты размером в несколько сантиметров, содержащие раковины и другие фрагменты животных», — заявил Рассел Бикнелл, эволюционный биолог и палеобиолог из Колледжа науки и техники Университета Флиндерса. «В результате этих изменений мы наблюдаем все более сложные пищеварительные системы, особенно у ранних членистоногих, у которых развились специализированные передние отделы пищеварительного тракта и пищеварительные железы, способные перерабатывать более широкий спектр пищи. Из палеонтологической летописи становится ясно, что эволюция стратегий питания совпадает с производством и распределением органического углерода и питательных веществ, что приводит к созданию условий, которые мы наблюдаем в современных океанах, а позже и на суше, где сегодня для производства продуктов питания используются удобрения».

Исторически сложилось так, что кембрийский взрыв был обусловлен многочисленными изменениями условий окружающей среды, такими как повышение уровня кислорода. Однако новые данные показывают, что увеличение количества фекалий в древних экосистемах также стало важным фактором диверсификации.

Возможно, это первый случай в истории, когда слова «какашки» и «взрыв» имеют позитивное значение.