Кембрийский взрыв

Геохимический анализ и исслеование палеонтологической летописи нижнекембрийских отложений Сибирской платформы показали, что массовое появление первых животных с биоминеральным скелетом началось еще в условиях крайне низкого насыщения морских вод кислородом (дизоксия). Вероятно, первые животные, даже относительно подвижные, не отличались высокими темпами потребления кислорода.

Ученые, работающие с находками из китайского лагерштетта Чэнцзян, описали раннекембрийскую томмотииду Wufengella bengtsoni, от которой сохранился полный склеритом. Детали строения ее подвижного червевидного тела, такие как пучки щетинок, позволяют сравнивать их и с кольчатыми червями, и с некоторыми, в первую очередь раннекембрийскими, моллюсками.

В отложениях первой половины кембрийского периода найдено довольно крупное по меркам тогдашней фауны существо, похожее на современную актинию и отнесенное к коралловым полипам. Самое интересное, что внутри полипа нашлась брахиопода, которую он поймал и пытался съесть. Это самое древнее известное на данный момент прямое свидетельство макрофагии.

Археоциаты — основные рифостроители раннекембрийской эпохи — пережили быстрый расцвет и почти полностью вымерли уже к ее концу. Принадлежность единственного современного представителя этого типа к «мягким» роговым губкам, позволила предположить, что археоциаты не вымерли как группа, а «растворились» — расстались с известковым скелетом и продолжили свой эволюционный путь.

Древнейших на сегодня паразитов вместе с их хозяевами брахиоподами удалось обнаружить в кембрийских морских отложениях местонахождения Гуаньшань на юге Китая. Эти небольшие трубчатые существа облепляли раковины брахиопод так, чтобы поток пищевых частиц, создаваемый хозяином, сам шел им в рот, — такой образ жизни выдал в них клептопаразитов. А носившие их на себе брахиоподы лишались части своей пищи и из-за этого росли плохо и оставались мелкими.

Закрученные в спираль раковинки пелагиелл, обычные в кембрийских морских отложениях, считались большинством палеонтологов остатками обычных улиток. Но обнаруженные недавно окаменелости возрастом 512 млн лет показали, что у этих древних моллюсков были мощные парные пучки щетинок. Это означает, что в середине кембрия у улиток еще сохранялись признаки, общие с совсем непохожими на них теперь кольчатыми червями и брахиоподами.

Проведенное международной командой ученых биогеохимическое моделирование циклов углерода и серы на рубеже эдиакарского и кембрийского периодов показало, что они связаны с темпами поступления кислорода. Выявленные таким образом колебания уровня необходимого для жизни газа хорошо коррелируют с колебаниями биоразнообразия. Это подтверждает, что на кембрийский взрыв пришлось резкое повышение уровня кислорода в атмосфере и Мировом океане.

В начале кембрийского периода на Земле произошел резкий рост разнообразия многоклеточных организмов. На примере скелетных ископаемых из ветви Lophotrochozoa удалось показать, что он растянулся на 40 млн лет и состоял из двух фаз. Сначала резко росло разнообразие видов, принадлежавших к стволовым группам Lophotrochozoa, а затем сравнительно медленно начали выделяться более современные вершинные группы этой ветви.

Международная группа палеонтологов выпустила свежий обзор данных, касающихся появления в палеонтологической летописи первых представителей самого крупного типа животных — членистоногих. Сразу несколько дисциплин, включая молекулярную филогенетику и тафономию, приводят к выводу, что реальным временем возникновения членистоногих был рубеж эдиакарского и кембрийского периодов, когда произошел так называемый «кембрийский взрыв».

Известный английский биолог Питер Холланд считает, что кембрийский взрыв частично объясняется генетическими причинами. Необходимой предпосылкой для бурной эволюции двусторонне-симметричных животных была генная дупликация (или серия дупликаций), в результате которой возникли гены Hox и ParaHox — важные регуляторы индивидуального развития. Это не исключает действия экологических факторов на раннюю эволюцию животных, но заставляет обязательно учитывать также вклад чисто генетических новшеств.

Палеонтологи обнаружили в Центральном Китае хорошо сохранившиеся останки круглого червя, жившего в начале кембрийского периода. Круглые черви, по современным представлениям, являются близкими родственниками членистоногих. Но кто из них от кого произошел, до сих пор неясно. Новая находка позволяет думать, что этот вопрос не имеет смысла: членистоногие и круглые черви возникли в процессе «кембрийского взрыва» приблизительно одновременно.

Международная группа ученых проделала объемную и очень тонкую работу по оценке темпов эволюции членистоногих во временной окрестности нижней границы кембрийского периода. Их основной вывод: в начале кембрия у членистоногих действительно произошло резкое (в среднем в 4–5 раз) повышение скорости эволюции по сравнению со значениями, обычными для этого типа в дальнейшем.

Комплексный анализ новейших палеонтологических и молекулярно-генетических данных подтвердил, что кембрийскому взрыву (внезапному появлению большинства современных типов животных в начале — середине кембрия, около 540–500 млн лет назад) предшествовал период «скрытой» эволюции животного царства длительностью в четверть миллиарда лет.