Принято считать, что растения и животные выбрались на сушу всего лишь около 500 млн лет назад, а дотоле Земля была безвидна и пуста, как нынешний Марс.

Попытка реконструкции Diskagma buttonii.Однако геолог Грегори Реталлак из Орегонского университета (США) и его коллеги предъявили доказательства существования сухопутного существа, возраст которого оценивается в 2,2 млрд лет!

Речь идёт об окаменелостях размером со спичечную головку, которые соединены тоненькими ниточками в пучки. Вид, найденный в Южной Африке, назвали Diskagma buttonii, что означает «дискообразные фрагменты Энди Баттона». К какому царству его отнести, пока неизвестно.

«Очевидно, что это не растение и не животное, но нечто более простое», — поясняет г-н Реталлак. По его мнению, это нечто больше всего напоминает род современных почвенных грибков Geosiphon, которые обладают центральной полостью, заполненной цианобактериями-симбионтами. В существовании последних в те времена сомнений нет, а вот нечто похожее на грибы появляется в палеонтологической летописи только около 1,5 млрд лет назад.

Между тем авторы указывают, что образцы древней почвы, в которой было обнаружено загадочное создание, используются в качестве доказательства значительного роста атмосферной концентрации кислорода 2,2–2,4 млрд лет назад. В первой половине истории Земли кислород встречался в атмосфере в исчезающе малых количествах, а в результате так называемого великого окисления (кислородной катастрофы) его доля возросла примерно до 5% (сейчас она, как вы знаете, в четыре раза больше).

Г-н Реталлак считает большим научным подвигом то, что эти окаменелости вообще удалось выделить и продемонстрировать: для микроскопа они чересчур велики, а срез породы слишком тёмный, чтобы различить их на свет. Поэтому образцы изучались с помощью мощного рентгеновского излучения циклотрона Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли (США).

Морфологией и размерами пришелец из докембрия напоминает Thucomyces lichenoides — окаменелость возрастом 2,8 млрд лет, тоже найденную на юге Африки. Но состав (в том числе внутреннее строение и микроэлементы) совершенно иной.

Diskagma обладает также некоторым сходством с тремя современными организмами: слизевиком Leocarpus fragilis с Пустошей трёх сестёр штата Орегон, лишайником Cladonia ecmocyna с берегов озера Фиштрэп в штате Монтана и грибом Geosiphon pyriformis из окрестностей Дармштадта (ФРГ).

Поломав голову, авторы решили считать новое ископаемое перспективным кандидатом на звание древнейшего эукариота, то есть организма с клетками, содержащими сложные образования внутри мембраны, в том числе ядро.

Результаты исследования опубликованы в журнале Precambrian Research.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Самая популярная гипотеза возникновения хлоропластов и митохондрий состоит в том, что те и другие исходно были бактериями и попали в клетки пра-(пра)-праэукариот в качестве паразитов и/или симбионтов. Потом одни бактериальные гости превратились в митохондрии и произвели тем самым революцию в энергоснабжении клетки, а другие стали хлоропластами, и с этого момента началась эволюция растений.

Хлоропласты в растительной клетке. (Фото BASF - The Chemical Company.)Но когда это произошло? События настолько древние, что ни о каких точных датах говорить не приходится. А приблизительность оценок такова, что, например, время появления эукариот «плавает» от 800 млн до 3 млрд лет назад. С такой же «точностью» определяют и время возникновения хлоропластов и митохондрий.

Но исследователям из Калифорнийского университета в Беркли (США) всё-таки удалось внести некую ясность в вопрос. До сих пор подобные оценки основывались на трудноразличимых микробных следах в палеонтологических находках и не очень внятных биохимических маркерах, которые удавалось в таких следах обнаружить. Николас Матцке и Патрик Ши пошли по другому пути: они оценивали возраст митохондрий и хлоропластов по их же генам. Как известно, эти органеллы имеют собственную ДНК и собственную молекулярную машинерию для белкового синтеза. Оставалось только понять, какие гены у них могли меньше всего измениться с тех незапамятных времён, когда и митохондрии, и хлоропласты были самостоятельными организмами.

Митохондрии в клетке лёгких. (Фото Kallista Images.)В итоге исследователи остановились на генах АТФ-синтаз — белках, которые непосредственно отвечают за синтез главной энергетической молекулы любой клетки, АТФ. Эти белки есть и в ядерном геноме, и в митохондриальном, и в хлоропластном. Они очень консервативны, и по изменениям в них можно оценить, когда происходили самые важные события в жизни на Земле. Разумеется, сравнивая изменения в генах ядра и органелл, учитывалось, что все они менялись неравномерно, с разной скоростью. Кроме того, авторы работы использовали палеобиологические данные, полученные от растительных и животных останков, которые считаются более надёжными свидетелями, нежели ископаемые микробы.

В статье в PNAS исследователи пишут, что древние протеобактерии, от которых, скорее всего, пошли митохондрии, проникли в эукариотические клетки около 1,2 млрд лет назад. Это не слишком расходится с более ранними оценками. Но с ними сильно расходится возраст растительного фотосинтеза, который, как сказано в статье, «родился» 900 млн лет назад, когда первые цианобактерии попали в клетки древних праэукариот. Цианобактерии научились фотосинтезировать давно (они вообще жили на Земле уже во времена архея), однако до сих пор считалось, что их совместная жизнь с эукариотами началась гораздо раньше, едва ли не 2 млрд лет назад.

В целом такой подход, по словам авторов работы, позволяет снизить неопределённость временнóй оценки на 14–6%. Так что, возможно, палеобиологи вскоре смогут пользоваться не столь широкими и неопределёнными рамками, какие были в ходу до сих пор, особенно в отношении событий, происходивших миллиарды лет назад.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

В далеком прошлом наша планета имела свой собственный, четко выраженный запах. И скорее всего, большинству современных людей он не показался бы родным – ведь речь идет об аромате сероводорода, который источают, например, тухлые яйца.

"Принюхаться" к вони, окутывавшей Землю 1,9 млрд лет назад, удалось палеобиологу Оксфордского университета Мартину Брази. Изучая под микроскопом древнейшие горные породы протерозойского возраста, найденные в районе канадского озера Верхнее, он обнаружил удивительную группу микроорганизмов: мелкие сферические и палочковидные бактерии пиршествовали на более крупной цианобактерии Gunflintia.

 Чтобы переварить оболочки своей жертвы, мелким бактериям были необходимы атомы кислорода, добываемые из растворенных в морской воде сульфатов. В ходе этого процесса также образовывались углекислый газ, отправлявшийся в атмосферу, и сероводород – причина того самого отвратительного запаха протухших яиц.

 "Конечно, не весь мир пропах сероводородом, – прокомментировал свое открытие Брази порталу National Geographic. – Но если у вас достаточно тонкое обоняние, то вы бы сказали, что этот запах был весьма распространен".

 Менее яркое, но куда более важное в научном отношении следствие этого открытия заключается в том, что эта группа бактерий является самым ранним в истории случаем поедания одного существа другим – проявлением так называемой гетеротрофии. "Впервые в геологической летописи мы видим, как один вид живого существа ест другое существо", –подчеркнул Брази.

 Химические доказательства существования гетеротрофии известны довольно давно, а первые из них вообще датируются возрастом около 3,5 млрд лет назад. Однако наблюдать подтверждающие гетеротрофию окаменелости протерозойского возраста ученым удалось впервые. Кем были "хищники", они сказать пока не могут, а вот "жертва" – Gunflintia – представляет собой довольно хорошо известную крупную фотосинтезирующую цианобактерию. Именно эта группа живых существ насытила атмосферу ранней Земли кислородом, сделав ее пригодной для дыхания современного типа.

 Gunflintia вместе с другими древнейшими организмами была открыта в кремнях канадской формации Ганфлинт в 1953 году. Ее находка произвела переворот в палеонтологии докембрия, сразу же отодвинув нижнюю планку появления известных науке живых существ до почти 2 млрд лет назад.

 Трехмерные компьютерные реконструкции окаменелостей Gunflintia показали, что у многих из них оболочка насквозь "проедена" пятнышками пирита – побочного продукта жизнедеятельности гетеротрофных сульфатредуцирующих бактерий. В то же время другие бактерии из той же формации – Huroniospora – от нападений "хищников" практически не страдали. По мнению ученых, это объясняется различиями в строении оболочки: у Huroniospora она была толще и содержала больше воскоподобных веществ. "Это такая же разница, как между морковкой и куском деревяшки, – пояснил Брази. – Huroniospora была тверже и ее было сложнее съесть".

 Стоит отметить, что появившиеся в глубоком докембрии бактерии до сих пор играют важную роль в жизни Земли. Цианобактерии, как уже было сказано, производят кислород. Но если бы на них никто не нападал, то связанный при фотосинтезе углекислый газ не возвращался бы обратно в атмосферу, и на Земле установился бы глобальный ледниковый период.

 По словам планетарного химика NASA из Лаборатории реактивного движения в Пасадене Кеннета Виллифорда, методы исследований, позволившие найти протерозойских бактерий в канадских кремнях, должны быть опробованы и на марсианских горных породах. "Если мы и в самом деле хотим узнать, была ли когда-нибудь жизнь на Марсе, то это однозначно один из тех методов, которые нам придется применять", – уверен он.

 Источник: PaleoNews

Химические остатки участка земной коры, погрузившегося глубоко в мантию, со временем могут вновь выйти на поверхность в совершенно другом месте — например, на каком-нибудь далёком вулканическом острове. 

Остатки земной коры, затонувшей около 2,5 млрд лет назад, вновь поднялись благодаря восходящему потоку в мантии. (Иллюстрация Nature.)Анализ вулканической породы на одном из островов южной части Тихого океана позволил учёным предположить, что этот процесс занимает более 2 млрд лет.

Соавтор Рита Кабраль из Бостонского университета (США) отмечает, что химический и изотопный состав мантии варьируется от места к месту. Возможно, это результат опускания кусков коры, но конкретных доказательств тому до сих пор получено не было. 

За ними исследователи отправились на остров Мангаиа — самый южный из островов Кука. Местные вулканические породы, сформированные около 20 млн лет назад, сильно выветрились, но сернистые минералы, заключённые в кристаллах оливина, устойчивых к выветриванию и сформировавшихся на глубине в несколько километров, всё ещё хранят ту «химию», которая предшествовала извержению, что вывело их на поверхность планеты. 

А состав красноречив! Например, г-жа Кабраль отмечает, что доля изотопа серы-33 много ниже показателя, типичного для земной коры. Хотя к этой аномалии могут привести и биологические процессы, последние одновременно создали бы аномально высокую концентрацию серы-34, но в образцах с Мангаиа этого нет. 

Наиболее вероятным источником пород, бедных серой-33, учёные считают мантийный материал, который содержит остатки коры, затонувшей или иным образом оказавшейся под поверхностью планеты по крайней мере 2,45 млрд лет назад, ещё до того, как фотосинтезирующие организмы приступили к накачиванию атмосферы кислородом. Когда кислорода было мало, химические реакции, протекавшие под действием солнечного света, естественным образом должны были создать сернистые соединения с малым содержанием серы-33. Позднее озоновый слой, ставший результатом кислородной катастрофы, подавил эти процессы. 

В какой-то момент материал с границы коры и мантии поднялся вновь вместе с так называемым мантийным плюмом (восходящим потоком). Г-жа Кабраль просит обратить внимание на малую интенсивность перемешивания материала в мантии, ведь этот кусок породы вышел обратно на поверхность почти в том же виде, в каком затонул. Возможно, в мантии можно найти целое «кладбище» не тронутых временем древних литосферных плит. 

Можно ли считать полученные данные свидетельством существования тектоники по крайней мере 2,45 млрд лет назад? Исследователи не спешат делать такой вывод. По их мнению, в то время планета была ещё молода и горяча, поэтому данный участок коры мог затонуть не из-за субдукции (захождения одной литосферной плиты под другую, как это происходит сегодня), а каким-то иным образом. Действительно, геохимик Роберт Стерн из Техасского университета в Далласе (США) полагает, что материал с низким содержанием серы-33 мог образоваться не на поверхности Земли, а в «подбрюшье» континентальной коры, после чего отвалиться и затонуть в мантии. Нечто подобное кое-где случается и сейчас. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Исследователи из Венского университета (Австрия) вместе с норвежскими коллегами из Бергенского университета обнаружили, что голова у животных начала развиваться ещё до своего появления. Речь идёт, разумеется, о генетическом аппарате, который управляет формированием головы. И под головой тут следует понимать не мозг, а именно часть тела на переднем его конце, снабжённую органами чувств, ртом, мозгом, в конце концов.

Морской анемон Nematostella vectensis, у которого нашли «гены головы» (фото авторов работы).Учёные работали с морскими анемонами, или актиниями. У этих кишечнополостных есть передний конец тела и задний, а голова отсутствует. Личинки актиний плавают в океане в поисках места, где можно осесть. Найдя такое место, они прикрепляются к нему и превращаются в полип, который один концом тела сидит на субстрате, а другим концом, наделённым ртом и щупальцами, добывает пропитание. Учёным удалось определить гены, управляющие дифференцировкой переднего конца тела личинки — того, которым она движется вперёд и которым потом садится на субстрат. Среди этих генов оказался Six3/6, играющий роль управляющего всеми остальными генами. Причём вся эта цепочка, начинающаяся с Six3/6, есть и у других животных, включая насекомых, рыб и человека.

Когда личинка актинии плавает в поисках места, где можно обосноваться, она воспринимает какие-то сигналы из внешней среды, и делает это именно своим передним концом, так что его в каком-то смысле можно назвать «головой». Правда, эта «голова» потом превратится в «ногу», да и мозга, главного атрибута головы, ни у личинки, ни у взрослой актинии нет.

У высших животных и у морских анемонов около 600–700 млн лет назад был общий предок — тоже без головы, но вот предпосылки для её возникновения, судя по всему, уже были. Полученные данные подтверждают теорию о том, что эволюция предпочитает заранее готовить генетико-молекулярные механизмы, которые позволили бы сформировать ту или иную структуру. Когда для такой структуры приходит время, этим механизмам даётся карт-бланш (как это было, по-видимому, с мозгом).

Результаты работы опубликованы на сайте PLoS Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Учёные обнаружили окаменевшие останки возрастом 2 миллиарда лет, которые могут принадлежать самым старым из известных многоклеточных организмов. Статья с сообщением об открытии появилась в журнале Nature. Коротко о работе пишет портал Nature News.

Первые многоклеточныеСпециалисты нашли останки в Габоне (Западная Африка) в породе возрастом 2,1 миллиарда лет. Ученые исследовали находку при помощи компьютерной томографии, масс-спектрометрического и химического анализов и пришли к выводу, что она представляет собой не артефакт породы, а останки неизвестных многоклеточных организмов. Плоское тело этих существ по краям разделялось на лопасти, а его длина составляла от 7 до 120 миллиметров.

Исследователи уверены, что найденные ими существа - это именно многоклеточные организмы, в клетках которых есть ядро (ученые называют такие организмы эукариотами), а не колонии бактерий. Доказательством такой точки зрения может считаться наличие в окаменелостях следов стеролов - полициклических спиртов, которые характерны для мембран эукариот.

Авторы работы полагают, что найденные ими существа появились вскоре после насыщения атмосферы Земли кислородом, произошедшего около 2,4 миллиарда лет назад и получившего название Кислородной катастрофы. До сих пор считалось, что первые многоклеточные организмы появились намного позже - около 1,4 миллиарда лет назад (останки предположительно многоклеточного существа такого возраста - Grypania spiralis - были найдены в Индии). Ученые полагали, что расцвет и распространение многоклеточных организмов по планете произошли не ранее кембрийского периода, который начался 542 миллиона лет назад.

Ценность габонской находки признают не все специалисты. Некоторые палеонтологи считают, что обнаруженные учеными структуры - это всего лишь образования минерала пирита необычной формы.

Недавно другой коллектив исследователей опубликовал работу, в которой были приведены доводы, сдвигающие еще одну временную веху в эволюции многоклеточных на 40 миллионов лет назад. Ученые обнаружили в Китае эмбрионы, строение тела которых являлось более сложным, чем строение тела большинства других многоклеточных того времени.

Источник: Lenta.ru

2.1 Животный мир протерозоя. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария)

Считается, что первые простейшие животные возникли в конце протерозойской эры - 700 млн лет назад (в некоторых публикациях указывается дата 1,4 млрд. лет назад или даже 2 млрд.лет назад).

В следствии большой распростроненности цианобактерий и водорослей резко возростает содержание кислорода в атмосфере Земли, что приводит к возможности появления таких существ, как животные. Безконтрольный рост кислорода и уменьшение парниковых газов в криогеновом периоде приводит к череде глобальных похолоданий (в период с 750 до 580 млн. лет назад) покрывших землю слоем льда толщиной до двух километров. Каждое оледениние могло длиться от 4 до 30 млн. лет. Оледенения заканчивались катастрофически быстро, когда благодаря наземному вулканизму в атмосфере накапливалось высокое содержание углекислого газа, более чем в триста раз превышающее его современный уровень. 

Рис. 2.1 Колония хоанофлагелляты SphaeroecaПредположительно первоначально в многоклеточные структуры объединялись простейшие хоанофлагеллаты (рис. 2.1), которые, как полагают, стоят на грани между одноклеточностью и многоклеточностью, образуют зародышеобразные колонии только с помощью бактериального липида, который получают из съеденных бактерий (прокариот). Следующим щагом было появление в этом же периоде первых настоящих многоклеточных макроогранизмов - эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды. Первые многоклеточные существа были мягкотелыми организмами, состоящими из отдельных фракталов.

Одни из самых первых появившихся на Земле животных относятся к криогеновому периоду. Эти организмы по размерам были меньше эдикарских и являются не лентовидными, а червеобразными (иногда похожи на членистых). Многие из них строили из органики сегментированные трубки бакаловидной формы. Среди этих организмов нет ни медузоподобных "дисков" как в эдикаре, так и форм похожих на губки (примитивнейших из ныне живущих групп животных). Судя по всему, довендская хайнаньская биота не может считаться предковой ни для эдикарской, ни тем более для современной - фанерозойской [1].

Рис.2.2 Этапы происхождения многоклеточности: I, II—сферические колонии жгутиковых, III—V—фагоцителлы разной степени сложности; 1—кинобласт, 2—рыхлый фагоцитобласт, 3—скопление чувствительных клеток на переднем конце тела, 4—ротовое отверстие, 5—половые клетки, 6—эпителизованный фагоцитобласт Родоначальником многоклеточных в настоящее время считают шаровидную колонию жгутиковых, половые клетки которых перемещались в глубь колонии, а соматические первично выполняли как функцию перемещения всей колонии в пространстве, так и пищеварения за счет переваривания фагоцитированных пищевых частиц, захваченных из воды.           

Осуществление одной и той же клеткой функций движения и пищеварения малоэффективно. С этим связана последующая специализация клеток в направлении преимущественно пищеварения или обеспечения движения. Результатом является возникновение фагоцитобласта (внутреннего слоя амебовидных клеток, занимающихся пищеварением) и кинобласта (наружного слоя клеток со жгутиками, обеспечивающими движение).
Стойкая дифференцировка соматических клеток по функциям и строению, возникшая первоначально на фоне выделения двух клеточных слоев, явилась ключевым моментом в происхождении многоклеточных. Именно с двуслойностью связано появление жидкой внутренней среды, через которую клетки обмениваются химическими сигналами, а также дальнейшее обособление и специализация части поверхностных клеток в направлении восприятия внешних раздражителей и передача возбуждения на другие клетки, располагающиеся в отдалении от них. Таким образом возникают предпосылки к формированию нервной системы.

Рис. 2.3. Трихоплакс - Самое примитивное животное на свете похоже на медленно ползающую тонкуюбесформенную пластинку. Гипотетический предок многоклеточных животных назван фагоцителлой (рис. 2.2). Он плавал в толще воды за счет биения ресничек кинобласта, а питался, захватывая взвешенные в среде частички пищи и переваривая их клетками фагоцитобласта. На более поздних этапах эволюции происходили многочисленные адаптации потомков фагоцителлы к многообразным условиям существования при оседании их на дно или при перемещении к поверхности, а также при изменении источников питания (захват мелких или крупных, живых или мертвых пищевых частиц). [2]

Большое значение в эволюции потомков фагоцителлы имели также изменения характера движения: пассивное движение или прикрепленный образ жизни обусловливают лучевой тип симметрии, в то время как активное перемещение в определенном направлении предусматривает формирование двубоковой, или билатеральной, симметрии. В результате возникло огромное многообразие форм многоклеточных животных.[4]

По другой теории первым примитивным животным является - трихоплакс (рис. 2.3).

Это плоское создание, похожее на медленно ползающую кляксу, не имеет ни осей симметрии, ни мускулатуры, ни переднего и заднего концов, не говоря уже о таких сложных устройствах, как пищеварительная, нервная, кровеносная или выделительная система. Трихоплакс по своему строению напоминает личинок кишечнополостных, и его действительно довольно долго считали личинкой медузы. Но потом оказалось, что трихоплакс образует половые клетки и размножается половым путем.

Митохондриальный геном трихоплакса по своему строению занимает промежуточное положение между «ближайшими родственниками животных» (хоанофлагеллятами и грибами) с одной стороны и всеми остальными животными (включая губок и кишечнополостных) — с другой.[5]

Рис. 2.4. Гребневик. Следующим этапом развития животных стало появление гребневиков (рис. 2.4).[6]

Дальнейшим развитием жизни - стало появление 635 млн лет назад (по некоторым данным 850 млн. лет назад) губок (рис. 2.5) развивавшиеся на морском дне, на мелководье, а затем распространившиеся в более глубокие воды.[7] 

До развития многоклеточных организмов на нашей планете повсеместно царствовали бактериальные сообщества, покрывая дно океана тонким слоем и выстраивая величественные строматолиты. Первые животные были вынуждены вести с ними жестокую борьбу за существование, получая птательные вещества с воды, им приходилось увеличивать свои габариты, что позволяло поглощать большее количества питательных веществ. [8]

Рис. 2.5. Семейство губок. Одними из наиболее древних находок многоклеточных животных являются археоциаты, а также рангеоморфы, такие, как Харния или чарния Charnia и Charnodiscus, многочисленны медузы (Beltanella, Medusinites, Cyclomedusa и проблематичные формы, близкие современным морским перьям (Rangea, Arborea) жившие в эдикарском периоде. На морском и океаническом дне в то время, обитало большое разнообразие кольчатых червей (известно 5 видов многощетинковых червей принадлежащих родам Сприггина (Spriggina) и Дикинсония (Dickinsonia), от которых в дальнейшем произошли моллюски и членистоногие. Кроме вышеперечисленных морских обитателей эдикария, встречались членистоногие-антроподы (Precambridium), являющиеся отдаленными предками ископаемых трилобитов, а также современных насекомых - пауков и скорпионов. Другими интересными животными эдикара являлись трибрахидиумы (Tribrachidium) которые до сих пор не нашли своей ниши в современой систематике. Некоторые из эдиакарских животных достигали больше метра в размере.

Рис. 2.6. Вендский период (Эдиакарийская биотика). Вообще, в вендский период (рис. 2.6) образовалось большое количество мягкотелых животных не имеющих минерального скелета, останки которых, как уже говорилось, не дошли до наших дней. Тогда же появились первые кишечнополосные хищники.

Животные Эдиакар жили преимущественно на морском дне. Они кормились в слое органического вещества (детрита), который покрывал донный ил, образованный останками множества одноклеточных организмов, населявших толщу воды над ними. Плоские и кольчатые черви плавали над самым дном или ползали среди осадков. Спешить им было некуда, ибо хищников (животных, питающихся другими животными) здесь было очень мало.

Рис. 2.7. Животные Эдиакар (Вендский период). Морские перья поднимались с морского дна (рис. 2.7), подобно неким перообразным цветкам, тщательно отфильтровывая воду в поисках пищи. Трубчатые черви лежали среди донных отложений, шевеля своими щупальцами в насыщенной детритом воде. Примитивные иглокожие, родичи современных морских звезд и морских ежей, всю свою жизнь проводили в толстом слое ила. Было там и множество крупных плоских животных в форме блина; эти похожие на медуз создания также, судя по всему, обитали на илистом дне. А над ними в морской воде медленно проплывали настоящие медузы.

В Эдиакарских отложениях встречаются многочисленные окаменевшие отпечатки мягкотелых животных, ползавших когда-то по морскому дну. В некоторых местах в иле запечатлелись парные V-образные отметины, похожие на царапины, оставленные парами крохотных ножек. Возможно, это следы вышеупомянутых примитивных артропод, или членистоногих, - отдаленных предков ископаемых трилобитов, а также современных нам насекомых - пауков и скорпионов. Правда, твердых останков этих животных пока не обнаружено: по всей видимости, они еще не обзавелись твердым панцирем. [9]

Самые первые животные возникали в холодных водах, т.к. теплые мелководные бассейны, в частности, обширные моря покрывавшие континенты в рифее, контролировались архаичной прокариотной биотой вплоть до конца венда. Древние цианобактерии, как и современные, были способны защищать себя ядами, которые угнетают рост и размножение эукариот, а в ряде случаев приводят к гибели последних. Так что, колонизация высшими организмами тепловодных бассейнов была непростой задачей.

Первую попытку животных колонизовать тепловодный карбонатный бассейн мы наблюдаем на примере карбонатных отложений Оленекского поднятия (север Якутии). Когда по окончании Варангерского оледенения морские воды начали затапливать континент, животные быстро заняли теплые мелководные обитания. Вендские беспозвоночные довольно долго «удерживали свои позиции» – остатки мягкотелых беспозвоночных, преимущественно, кишечнополостных, в изобилии встречаются в битуминозных тонкослоистых известняках хатыспытской свиты в интервале более 100 метров. Трудно сказать точно, сколько длился этот эпизод, но цианобактериальные сообщества «взяли реванш» и надолго: толща строматолитовых пород туркутской свиты имеет мощность более 200 м. Судя по современным аналогам, строматолиты растут крайне медленно. Лишь в самом конце венда (542±1 млн. лет) и, особенно, в начале кембрийского периода сообщества животных получили возможность вернуться в свободные от строматолитов обитания.

Сезонность питания, характерную для высоких широт, можно рассматривать как фактор отбора в пользу форм с большей массой. Так называемая «резервная биомасса» нужна, чтобы переживать неблагоприятные периоды. Однако рост и размеры тела ограничиваются возможностью обменных процессов – прежде всего дыханием. Развитие гетеротрофии и эффективных способов сбора пищи могло реализоваться в создание резервной биомассы (больших размеров тела) только при условии достаточно высокой концентрации кислорода в воде. Холодноводные бассейны давали такое преимущество.

Путь из холодных вод, богатых кислородом, в теплые стал возможным в связи с резким ростом содержания свободного кислорода в атмосфере. Данные изотопного анализа углерода из позднего докембрия показывают, что это событие произошло в самом конце протерозоя.

Специалистам по кораллам известна одна замечательная закономерность: виды, имеющие симбиотические водоросли (их собирательное название – зооксантеллы) формируют прочный массивный скелет, и наоборот – виды без симбиотических водорослей имеют весьма слабую минерализацию скелета или не имеют минерального скелета вовсе. Как любая закономерность в мире живого, эта имеет массу исключений. Но представим вендскую фауну холодных вод, и станет ясно, что там не могло быть мощного минерального скелета по двум причинам: одна из них – низкая эффективности ферментов, ответственных за биоминерализацию, из-за низких температур; другая связана с высокой растворимостью карбоната в холодных водах, его труднее концентрировать и сохранять. Но, возможно была и третья причина – отсутствие зооксантелл у животных, обитающих в высоких широтах – там, где существуют долгие зимние ночи одноклеточным водорослям внутри живого тела выжить трудно. Колонизация тропиков и гарантированный световой день сделал симбиоз более эффективным в двух аспектах: снабжение кислородом хозяина и расширение возможностей биоминерализации.

Животные появились в относительно холодных водах вне карбонатного пояса планеты, который контролировался прокариотами. Эра великих оледенений давала большее преимущество именно эукариотам, в том числе, животным, хотя это было время их трудной эволюции. В эту холодную пору площади карбонатных бассейнов и ареалы прокариотных сообществ резко сократились. Высшие организмы, пережившие 200 млн. лет преимущественно холодной биосферы, по окончании ледниковой эры оказались способными бросить вызов архаичной бактериальной биоте и с начала кембрия прочно заняли тепловодные бассейны карбонатного пояса планеты, колонизировав тепловодные бассейноы карбонатного пояса планеты и постепенно заменяя карбонатные постройки цианобактерий рифами. Это обстоятельство резко ускорило эволюционные процессы, в том числе – на основе сформированного минерального скелета.

Рост разнообразия животных и эвкариот в целом способствовал удлинению пищевых цепей. Однако, в тканях животных, находящихся на вершине трофической пирамиды, могли накапливаться высокие концентрации ряда элементов, в частности, Ca, P, Si. Выведение минеральных солей или детоксикация стали необходимостью. Возможность строить минеральный скелет у части беспозвоночных была следствием детоксикации в условиях тепловодных местообитаний, где растворимость биоминералов ниже и энергетические затраты на биоминерализацию не так высоки, как в холодных водах. [10]

Животный мир протерозоя. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария)

<< Общие сведения о животных. Разделение классификации животных. Появление и эволюция животных <<

 |>> Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв >>

 А.С.Антоненко

На юге Китая ученые нашли уникальные ископаемые возрастом примерно 600 млн. лет. Похоже, это первые макроскопические организмы на нашей планете. Большинство напоминает современные бурые водоросли, но некоторые похожи на червей.

Ископаемое многоклеточное из формации Ланьтянь (Китай) возрастом 600 млн. лет Один из самых поразительных этапов развития жизни на нашей планете – эдиакарский — случился 635−542 млн. лет назад.

Тогда произошел огромный эволюционный скачок – после почти трех миллиардов лет исключительно микроскопической жизни появились первые макроскопические организмы. Таких необычных форм в природе не появится уже никогда. Окаменелости этого периода ученые делят на три группы, самая древняя из которых — авалонская. Ее возраст составляет примерно 575−565 млн лет. В основном это мягкотелые организмы, состоящие из отдельных фракталов. Размеры их тела варьировались от одного сантиметра до одного метра. Выглядели они настолько необычно, что долгое время ученые спорили, к какому царству – растений или животных их можно отнести. Но в конце концов решили, что это все-таки животные.

Отложения Ланьтянь

Похоже, группе ученых, которой руководит Сюньлай Юань (Xunlai Yuan) из Наньцзиньского института геологии и палеонтологии (Китай), удалось обнаружить самые первые макроскопические существа, которые жили еще до авалонской биоты. В формации Ланьтянь на юге Китая ученые описали несколько организмов, которые очень похожи на современные бурые водоросли и кольчатых червей.

Вообще-то, об ископаемых формации Ланьтянь ученые впервые узнали еще десять лет назад. Проблема состояла в точной датировке образцов. Дело в том, что отложения залегают там очень плотно. Например, в 150−тиметровых отложениях зашифрована история длиной в 90 млн лет. Из-за такой плотной упаковки датировать слои необыкновенно сложно. При помощи радиоуглеродного анализа удалось установить, что биота этой формации гораздо более древняя, чем можно было предположить. Ее возраст, по подсчетам ученых, составил примерно 635−577 млн лет.

Водоросли, черви и стрекающие

Как объясняет доктор Сюньлай Юань, эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды (теория о существовании такого масштабного оледенения носит красивое название «Земля-снежок»). Как только лед растаял, океан стал теплеть и насыщаться кислородом. Это и привело, по мнению авторов, к новому витку эволюции – формированию макроскопических форм жизни.

Ископаемые организмы формации Ланьтянь ученые отнесли к пяти разным морфологическим типам: «Типы А и B очень напоминают современные водоросли, например бурую водоросль Postelsia palmaeformis. У них выделяется орган, с помощью которого они прикреплялись к субстрату, стебель и ветвящиеся лопасти», — пишут авторы исследования. Другие типы выглядели совсем необычно. «Типы С-Е, скорее, ближе к животным типа стрекающие. С веретенообразным телом, пищеварительной системой, окруженной оболочкой. Возможно, у них были и сократительные мышцы. Тип D и Е — вообще загадочный. Эти организмы напоминают червеобразных животных», — говорит доктор Сюньлай Юань.

По словам руководителя группы, все эти необычные организмы обитали в спокойных мелких водах, там, куда спокойно проникали солнечные лучи. А в пластах отложений они так и «законсервировались» в своем обычном положении.

Об ископаемых отложений формации Ланьтянь можно прочитать в cтатье «An early ediacaran assemblage of macroscopic and morphologically differentiated eukaryotes», опубликованной в последнем номере журнала Nature.

Источник: Infox.ru

Науке известно около семи тысяч видов инфузорий. Все они имеют общую морфологию: каплевидная клетка покрыта крошечными волосками (ресничками), с помощью которых организм передвигается и ловит добычу.

Конфокальная микрофотография микрофоссилий. Пузырьки окрашены зелёным. (Здесь и ниже изображения авторов работы.)Как долго инфузории населяют Землю, никто не знает: после смерти они просто растворяются в воде. Самые древние следы инфузорий в геологической летописи сумели обнаружить геологи из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета (оба — США). Колбовидным микрофоссилиям 635–715 млн лет. Они более чем на 100 млн лет старше предыдущих окаменелостей: намёк на то, что ранняя жизнь была более сложной, чем принято считать.

К тому же такие первобытные протисты могли сыграть роль в появлении многоклеточной жизни и эволюции первых животных. «Это было время огромных био- и химических перемен, которые и привели к эволюции животных», — поясняет ведущий автор исследования Таня Босак из МТИ.

Группа обнаружила окаменелости в образцах породы из юго-западной Монголии. В 2008 году Фрэнсис Макдональд из Гарварда путешествовал по геологическому формированию Цаган-Олом. Там находятся остатки двух самых мощных ледниковых периодов в истории Земли, имевших место в криогении (715–635 млн лет назад). Найдено относительно немного окаменелостей, относящихся к тому времени.Найдены сотни таких окаменелостей

Г-жа Босак и её коллеги растворили фрагменты породы в кислоте и рассмотрели остаток под микроскопом. Удалось обнаружить сотни прекрасно сохранившихся окаменелостей с суженным «горлышком» и расширенным «воротничком». Каждое ископаемое было заключено в структуру, напоминавшую пузырь. Сравнение с ныне живущими организмами показало почти полное соответствие тинтиннидам.

В отличие от большинства других инфузорий, тинтинниды имеют вазоподобную оболочку, которая обладает завидным сочетанием жёсткости и гибкости. Существа продевают реснички сквозь отверстия в этой оболочке. Пузырьки, образующиеся на оболочке, позволяют микроорганизму оставаться на плаву.

Благодаря толстым «раковинам» тинтинниды — та редкая разновидность инфузорий, которая способна оставить о себе воспоминание. Хотя само существо после смерти растворяется в воде, его панцирь в большинстве случаев опускается на дно. В анаэробном океане углеродная оболочка распадалась сравнительно долго, что приводило к накоплению углерода в воде, и это в свою очередь способствовало более активному высвобождению кислорода. Соответственно, рост концентрации кислорода приводил к появлению более сложных форм жизни. Действительно, ископаемые инфузории существовали в промежутке между двумя ледниковыми периодами, по окончании которых геологи обнаружили первых примитивных представителей животного царства.

Разумеется, есть все основания считать, что инфузории появились за сотни миллионов лет до этого, подготавливая почву дальнейшей эволюции.

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА