Кембрийский взрыв — это знаковый момент в истории жизни на Земле, когда многие основные группы животных впервые появляются в палеонтологической летописи. Однако новые исследования показывают, что многие из их ключевых характеристик уже существовали миллионы лет назад, в период позднего эдиакарского времени.
Основные выводы исследования
- Кембрийский взрыв может оказаться не столько взрывом эволюции, сколько финальным расцветом. Это событие, которое длилось с примерно 539 до 519 миллионов лет назад, когда основные группы животных, существующие сегодня, впервые появились.
- Примеры таких разных категорий, известных учёным как типы, включают моллюсков, членистоногих и тихоходок.
- Хотя животные существовали до Кембрийского взрыва, в период, известный как эдиакарский, их было сложно изучать, поскольку они редко окаменевали. Обычно единственные напоминания о них — это следы, такие как следы и норы, которые они оставили после себя.
Исследование доктора Зэкуна Вана
Учёный доктор Зэкун Ван провёл новое исследование, чтобы выяснить, что могут рассказать эти следы о животных, которые их оставили. Форма животного может быть связана со следами, которые оно оставляет после себя, а его маршрут по среде обитания может быть использован для определения того, какими чувствами оно могло обладать.
«Жизнь в эдиакарский период уже не была микроскопической, но, как правило, животные не могли передвигаться по морскому дну», — говорит Зэкун. «К Кембрию же животная жизнь могла исследовать морское дно. Что-то явно изменилось, но ископаемые следы, сохранившиеся с этого перехода, лишены многих анатомических деталей».
«Изучая их математические свойства, мы можем сделать вывод о том, какими могли быть животные, оставившие следы. Мы видим чёткую тенденцию к более развитым чувствам и способам передвижения, а также к стройным профилям тела в конце эдиакарского периода. Это подготавливает почву для Кембрийской революции субстрата и Кембрийского взрыва».
Результаты исследования
Находки Зэкуна были опубликованы в двух статьях в журналах Proceedings of the Royal Society B и Geology. Эдиакарский период длился почти 100 миллионов лет, с примерно 635 до 539 миллионов лет назад. Это время в истории Земли, когда жизнь эволюционировала от более простых скоплений клеток к более сложным структурам, состоящим из разных тканей.
Некоторые выносливые организмы уже вышли на сушу, но растения и животные жили исключительно в море. Осадок на океанском дне иногда улавливал некоторых из этих мягкотелых животных, сохраняя такие виды, как Киберелла и Дикинсония, в виде окаменелостей.
Большинство подвижных животных из эдиакарской биоты известны по следам. Ранее в этот период они часто представляли собой простые горизонтальные тропы и норы, но к концу периода они становятся более сложными.
Исследование Зэкуна сосредоточено на том, насколько плавно и точно поворачивают следы, чтобы выявить новые подробности о животном, которое их оставило.
«Представьте себе змею, например, — объясняет Зэкун. — Хотя эти животные не существовали во время Кембрия, змея всегда оставляет за собой длинный извилистый путь из-за своей стройной формы».
«Мы также можем связать плавность следа с восприятием животного, поскольку животные с дальнозоркими чувствами могут планировать прямой путь к пище. Если у них ограниченные сенсорные способности, то животное найдёт пищу только тогда, когда наткнётся на неё. В этом случае траектория будет неровной и в некоторой степени случайной, поскольку животное блуждает по своему окружению».
Зэкун вместе со своими соавторами — профессором Габриэлой Мангано, профессором Луисом Буатоисом и доктором Няньчжи Ханг — исследовал более 170 различных следов эдиакарско-кембрийского перехода. Они сравнили окаменелости со следами современных членистоногих, брюхоногих моллюсков и червей, чтобы узнать, что можно узнать о дикой природе более 540 миллионов лет назад.
После анализа эдиакарских окаменелостей команда разделила их на три разные группы. Первая, примерно 550 миллионов лет назад, представляет собой относительно простые следы со множеством резких поворотов. Считается, что они были сделаны простыми животными с короткими круглыми телами и ограниченными чувствами, которые могли поворачиваться на месте.
Исследователи предполагают, что эти животные могли передвигаться, как амёбы, вытягивая части своего тела вперёд, или имели волосовидные структуры, называемые ресничками, которые помогали им двигаться.
Около 545 миллионов лет назад появились более плавные следы с меньшим количеством резких поворотов. Эти следы напоминают следы, оставленные современными подковообразными крабами, слизняками и улитками, и предполагают, что короткие животные начали лучше контролировать свои движения, чтобы совершать более скоординированные путешествия.
Примерно в то же время в летописи окаменелостей появляются совершенно гладкие тропы, похожие на следы, оставленные современными червями. Хотя эти животные больше не могут резко поворачивать, их длинные и обтекаемые тела уменьшают сопротивление и увеличивают площадь поверхности для сенсорных органов.
«Используя данные о следах, сделанных известными животными в глубокой древности, мой коллега доктор Ольмо Мигес-Салас и я смогли в конечном итоге оценить минимальную длину тела создателя следов», — говорит Зэкун.
«Наши результаты показывают, что длина животных, оставивших эти следы, постепенно увеличивается в течение эдиакарско-кембрийского перехода, переходя от яйцевидной формы к более червеобразной».
Вместе эти статьи помогают доказать, что многие из ключевых характеристик, необходимых животным для процветания на Земле, развивались за миллионы лет до Кембрия. Эти черты могли позволить им пережить конец эдиакарского периода, когда многие другие уникальные виды исчезли после предполагаемого массового вымирания. Это обеспечило чистую страницу для предков современных животных, чтобы они могли разнообразить свой вид во время последовавшего Кембрийского взрыва, заложив основу для большей части жизни на Земле, какой мы её знаем сегодня.