Жизнь до кембрия

Геохимические исследования открыли целый новый мир, существовавший в древности на Земле: тогда доминантами планеты были уже не бактерии, но еще и не настоящие эукариоты. Эти организмы населяли планету не менее миллиарда лет в течение всего протерозоя. Их присутствие выявилось по специфическим биомаркерам стеролов, по которым принято судить о былом существовании эукариот.

Полвека назад в древних кварцитах в Австралии были обнаружены структуры, напоминающие ходы роющих животных. Их происхождение долго оставалось загадкой, решение которой, похоже, наконец найдено: ученые считают, что ходы были прорыты около 50 млн лет назад, когда в результате наступления моря кварцитовые породы обнажились и «размокли», став мягкими и доступными для эоценовых ракообразных.

В журнале Nature вышла статья, сообщающая о находке губок в глубоком докембрии. Губки — это крайне примитивные животные, однако такой огромный возраст для них все же мало кто предполагает. Если статус находки подтвердится, это будет означать, что многоклеточные животные возникли на Земле задолго до кембрийского взрыва, но пока что интерпретация новых данных остается под вопросом.

Китайские палеонтологи описали нитчатые микрофоссилии возрастом 635 млн лет из формации Доушаньтуо. Морфологические признаки указывают на то, что это грибы со спорами. Опираясь на минералогию образцов и их расположение в древних карстовых полостях и трещинах, авторы заключают, что эти грибы обитали на суше. Прежде считалось, что грибы появились на суше примерно 470 млн лет назад.

Вокруг строматолитов из района Пилбара в западной Австралии не прекращаются горячие споры: до сих пор неясно, что же они собой представляют. Австралийские геологи проанализировали образцы кернов формации Дрессер, содержащие не поврежденный выветриванием материал, и показали, что особенности строения пирита в них подтверждают биологическую природу строматолитов.

Появление активно передвигающихся двусторонне-симметричных животных было одним из переломных моментов в эволюции жизни на Земле, однако палеонтологических данных об этом событии очень мало. Китайские палеонтологи нашли хорошо сохранившиеся окаменелости мягкотелого животного (его назвали Yilingia spiciformis), ползавшего по морскому дну 551–539 млн лет назад. Это второй известный науке эдиакарский представитель билатерий, способный к активному ползанию.

Ученые, работающие с раннепротерозойскими отложениями формации Франсвиль, содержащими структуры древних бактериальных матов, предложили новый метод поиска следов древней жизни, в котором в качестве маркера биогенного происхождения пород используется калий. Этот метод основан на том, что микробные биопленки улавливали калий из морской воды и способствовали его накоплению в глинистых минералах, которые были захоронены на дне древнего моря.

Международная группа палеонтологов, обработав собранный в арктической Канаде материал из протерозойских пород возрастом около 1 млрд лет, описала микробиоту, в числе которой были особые формы, по признакам больше напоминающие грибы. Их описали как самостоятельный вид Ourasphaira giraldae. Тщательный анализ этих остатков и обнаружение в их клеточной стенке хитина подтвердило, что это действительно грибы.

В Габоне в породах возрастом 2,1 млрд лет обнаружились структуры, которые можно интерпретировать как следы движения многоклеточного существа. Оно было покрыто клейким полисахаридным веществом и по морфологии и характеру движения напоминало современных миксомицетов. Возможно, кислородный пик 2 млрд лет назад вызвал бурное развитие жизни, что привело к появлению каких-то многоклеточных форм за 300 млн лет до эукариотической клетки.

Судя по ископаемым остаткам, примерно 541 млн лет назад — в начале кембрия — случился переломный момент для всей жизни на Земле: с этого момента пошел быстрый рост биоразнообразия. Почти все геологи и палеонтологи сходятся в том, что докембрийские организмы жили только в морской среде. Однако австралийский палеонтолог Грегори Реталляк уже много лет доказывает, что часть из них жила на суше. Недавно вышла его статья с новыми аргументами.

Дикинсония и ее родня (так называемые проартикуляты) — одни из самых странных и загадочных представителей эдиакарской биоты. Трактовки их места в системе живой природы варьировали от колониальных бактерий и гигантских протистов до наземных лишайников и высших животных (билатерий). Результаты изучения остатков эукариотических мембранных стеролов, сохранившихся в отпечатках дикинсоний, позволяют уверенно отнести их (а значит, и других проартикулят) к царству животных.

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».

Палеонтологи из России и Австралии установили природу загадочных эдиакарских ископаемых Beltanelliformis, которых ранее относили к книдариям, губкам, водорослям, грибам, колониальным бактериям и даже небиологическим объектам. Оказалось, что в тонких органических пленках, покрывающих окаменелости, сохранились «молекулярные ископаемые», указывающие на цианобактериальную природу Beltanelliformis. Исследование открывает новые горизонты в изучении эдиакарской биоты.

Японские геологи продолжили изучение древнейших остатков континентальной коры возрастом 3,95 млрд лет. Из этих образцов были извлечены органические молекулы и зерна графита. Изучив соотношение легких и тяжелых изотопов углерода в образцах, ученые предположили, что изотопы были фракционированы биологическим путем и, следовательно, можно утверждать наличие жизни на раннеархейских континентах самой глубокой древности.

В вулканических породах возрастом 2,2–2,4 млрд лет ученые обнаружили многочисленные нитевидные образования. Они заполняли желваки, которые формировались из пузырьков захваченного лавой газа. Нет сомнений в грибной природе этих нитей, так что происхождение грибов придется, вероятно, серьезно удревнить.

Авторы утверждают, на наши представления о происхождении жизни и эволюции устарели.

Австралийские ученые вместе с коллегой из Англии, продолжив свои многолетние исследования осадочных пород зеленокаменного пояса Исуа в Гренландии, нашли недостающее доказательство существования древнейшей микробной жизни. В новом местонахождении, открывшемся на месте растаявшего ледника, они обнаружили слоистые структуры, по форме и элементному составу сходные с известными строматолитовыми постройками архея. Их возраст составляет 3,7 млрд лет, и это самые древние из известных на сегодня свидетельств жизни.

Подробное исследование пространственного распределения фрактофузусов (Fractofusus) — организмов эдиакарского периода из группы рангеоморф — показало, что эти существа имели два способа размножения и расселения. Новые участки дна они заселяли, находясь в плавающей стадии. Возникшие затем взрослые организмы порождали вокруг себя группы более молодых потомков с помощью «отводков»-столонов.

Новые находки загадочных эдиакарских «эмбрионов» из фосфоритовых отложений формации Доушаньтуо (Китай) позволили впервые изучить поздние стадии развития этих организмов. Оказалось, что на поздних стадиях у них развивались признаки, характерные для настоящих многоклеточных: наружный слой клеток, отличающийся по строению от внутренней клеточной массы, и особые многоклеточные образования, получившие название «матрёшек». Новые данные противоречат интерпретации эмбрионов из Доушаньтуо как колониальных бактерий или протистов.

О том, кто же такие вендобионты — загадочные гигантские ископаемые организмы, существовавшие в конце эдиакарского периода (580–542 млн лет назад), — ведутся непрекращающиеся споры, но до сих пор никто не сомневался в их морском происхождении. И вот американский палеонтолог Грегори Реталляк из Орегонского университета высказал мнение, что вендобионты жили не в морской среде, а на суше.

В Уругвае найдены ископаемые следы, оставленные древнейшими двусторонне-симметричными животными (билатериями) более чем за 40 млн лет до начала кембрийского периода. Животные рылись в донных осадках на мелководье, передвигаясь в верхних слоях грунта за счет перистальтических сокращений тела, подобно современным кольчатым червям.

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.