Палеонтологи обнаружили на юге Китая отпечатки тел четырех ранее неизвестных видов древних рыб возрастом в 436-439 млн лет. Они претендуют на статус древнейшего общего предка людей и современных челюстных рыб. Это открытие отодвигает время появления челюстных животных на 30 млн лет в прошлое. Работа опубликована в журнале Nature. О результатах сообщила в среду пресс-служба штаб-квартиры Китайской академии наук.
"Открытые нами окаменелые останки рыбы Fanjingshania представляют собой самые древние свидетельства существования челюстных позвоночных на Земле. Их обнаружение позволило нам узнать много нового о том, как протекала эволюция ключевых черт анатомии позвоночных, в том числе челюстей, органов чувств и парных конечностей", - заявил профессор Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии КАН в Пекине (Китай) Чжу Минь, чьи слова приводит пресс-служба штаб-квартиры КАН.
Большая часть современных групп и типов животных появилась примерно 540-520 миллионов лет назад в ходе кембрийского взрыва - резкого ускорения эволюции и увеличения многообразия многоклеточных существ. В это время возникли предки червей, насекомых, рыб и прочих беспозвоночных и позвоночных животных, населяющих Землю сегодня.
Первые полноценные позвоночные существа, обладающие челюстями, появились значительно позже. Точное время их возникновения пока остается предметом споров среди палеонтологов. Самые древние отпечатки тел челюстных рыб относятся к началу девонской и концу силурийской эры, 420-410 млн лет назад, однако генетические исследования показывают, что позвоночные существа с челюстями должны были появиться на несколько десятков миллионов лет раньше.
Исследователи получили первые вещественные подтверждения этой гипотезы генетиков в ходе раскопок, которые проводились на территории южнокитайских провинций Хунань, Гуйчжоу и Чунцин. На их территории залегают сланцевые породы, сформировавшиеся в начале и в середине силурийской эры, примерно 440-430 миллионов лет назад, когда почти вся территория современного Китая была покрыта мелководными морями.
В этих породах исследователи обнаружили отпечатки сразу четырех ранее неизвестных видов рыб - Fanjingshania renovata, Tujiaaspis vividus, Xiushanosteus mirabilis и Shenacanthus vermiformis. Они коллективно претендуют на статус "переходного звена эволюции", объединяющего бесчелюстных и челюстных позвоночных, которые в силурийскую и девонскую эры были широко представлены различными видами панцирных рыб, а также колючкозубых и хрящевых акул.
К числу двух последних, как отмечают ученые, относятся открытые ими рыбы видов Fanjingshania renovata и Shenacanthus vermiformis, а панцирные рыбы Tujiaaspis vividus и Xiushanosteus mirabilis сочетают признаки как бесчелюстных, так и челюстных обитателей древних морей. Все эти рыбы, как отмечают ученые, жили на Земле примерно в одно и то же время, около 436-439 млн лет назад.
Все эти открытия, по словам авторов, отодвигают время появления общих предков всех современных рыб и человека, примерно на 30 млн лет назад в прошлое. Это говорит о том, что первые челюстные рыбы могли появиться в начале силурийской эры или даже в конце предшествовавшего ей ордовикского периода, подытожили ученые.
Китайские геологи разработали модель развития нашей планеты в первый миллиард лет после ее образования и прояснили давний вопрос о том, куда делись протоконтиненты. Это позволило по-новому взглянуть на процессы формирования современного облика Земли и возникновения жизни.
Считается, что Земле 4,54 миллиарда лет. В первые полтора миллиарда — появились океаны и атмосфера, протоконтиненты и зародилась жизнь, но вещественного материала, относящегося к этому периоду, практически нет. Возраст древнейших пород не превышает 3,8 миллиарда лет. Есть только древние кристаллы циркона.
Это чрезвычайно прочный минерал первично-магматического происхождения. В результате выветривания — разрушения магматической породы ветром и водой — его кристаллы высвобождались и попадали в океан, где откладывались в толще донных осадков, со временем превратившихся в твердые породы.
Цирконы, как правило, значительно старше самих отложений. Так, в архейских осадочных породах возрастом 2,6-3,0 миллиарда лет, расположенных в пределах кратонов — устойчивых блоков земной коры, своеобразных "ядер", вокруг которых формировались современные континенты, — находят кристаллы, образовавшиеся 4,0-4,4 миллиарда лет назад. Эти минералы геологи называют "капсулами времени". Датируют их достаточно точно благодаря тому, что там есть радиоактивные изотопы.
По особенностям химического состава цирконов ученые пытаются понять, что происходило на Земле на раннем этапе ее эволюции, в том числе узнать, как исчезли первые континенты — почему от них не осталось и следа. Так, основываясь на микрозондовом анализе древнейших кристаллов из района Джек-Хиллс в Западной Австралии, исследователи доказали: 4,3 миллиарда лет назад на планете уже была вода и зачатки континентов, скалистые породы которых подвергались выветриванию.
В прошлом году американские геологи установили, что примерно 700 миллионов лет спустя в минералах появился алюминий — типичный химический элемент земной коры и индикатор ее глубинного плавления. По мнению специалистов, это свидетельствует о том, что протоконтиненты сформировались уже в раннем архее и осадочный материал с поверхности начал затягиваться в мантию в зонах субдукции.
В наше время субдукция — погружение океанических литосферных плит на окраинах континентов — важнейший элемент глобальной тектоники. Моделирование показало, что в архее земная кора вела себя иначе, потому что литосфера была сильно разогрета и частично расплавлена. Кора была очень тонкой, хрупкой и не могла образовывать крупные литосферные плиты. Первые континенты, видимо, формировались за счет аккреции — слияния микроплит, в местах столкновения которых возникали древнейшие горные сооружения — аккреционные орогены.
Геологи из Китайского университета наук о Земле в Ухане обобщили данные предыдущих исследований и, используя высокопроизводительные вычислительные мощности, создали компьютерную модель эволюции нашей планеты в доархейскую эпоху.
Выяснилось, что поток внутреннего тепла Земли в это время в три-четыре раза превышал современный. Расплавленная верхняя мантия периодически выходила по ослабленным зонам на поверхность в виде магмы. При этом неустойчивые ранние континенты раскалывались, частично плавились и погружались обратно в мантию. Постепенно под протоконтинентами образовались "корни", или "кили", будущих кратонов, состоящие из частично переплавленных блоков земной коры, погруженных в охлажденную и обезвоженную мантию.
Геофизические наблюдения подтверждают эту гипотезу: кратоны действительно уходят глубоко в мантию, а их строение намного сложнее и неоднороднее, чем у современной литосферы. По мнению китайских геологов, потребовалось более миллиарда лет, чтобы эти "корни" окончательно затвердели и над ними начала формироваться полноценная континентальная кора.
"Геологические данные свидетельствуют о том, что самые ранние континенты не сохранились и были переработаны в недрах планеты, однако ситуация резко изменилась примерно четыре миллиарда лет назад, когда появилась самая прочная часть континентов — кратоны", — говорит один из участников исследования, доктор Фабио Капитанио, доцент Китайского университета наук о Земле и Университета Монаша в Австралии.
Моделирование также показало, что переработанные фрагменты первоначальной коры могут оставаться в недрах миллиарды лет. Этим объясняют то, что глубинное зондирование выявляет неоднородность мантии под многими кратонами. Менее плотные, чем окружающая среда, эти участки подпирают литосферу снизу, придавая ей плавучесть и жесткость.
Возраст древнейших окаменелых микроорганизмов, найденных в осадочных породах кратонов, — около 3,5 миллиарда лет. Но многие ученые уверены, что жизнь на Земле зародилась значительно раньше — как только температура планеты опустилась достаточно, чтобы на поверхности была жидкая вода. То есть сразу после возникновения первичного океана — 4,41 миллиарда лет назад. Правда, помимо воды, нужны были кислород и минеральные микрокомпоненты. И здесь, по мнению исследователей, не последнюю роль сыграли протоконтиненты.
При разрушении в результате эрозии и выветривания жестких блоков земной коры, возвышающихся над водой, менялся состав атмосферы, а в океан попадало огромное количество питательных веществ и химических элементов, необходимых для формирования организмов.
Позднее, когда заработал конвейер тектоники плит, органическое вещество, оседавшее на дне океана, вместе с осадочными породами стало затягивать в мантию в зонах субдукции. Там оно перерабатывалось и в процессе вулканической деятельности возвращалось на поверхность. Каждый новый цикл такого глобального круговорота наращивал континенты и способствовал усложнению живых организмов.
Континенты Земли сформировались в результате ударов гигантских метеоритов — доказательства этой теории в своем новом исследовании представили ученые из австралийского Университета Кертина.
Предположения о таком образовании континентов существовали десятилетиями, но до сих пор было мало убедительных доказательств в поддержку этой теории.
"Изучая крошечные кристаллы минерала циркона в породах кратона Пилбара в Западной Австралии, который представляет собой наиболее хорошо сохранившийся остаток древней коры на Земле, мы нашли доказательства ударов гигантских метеоритов", — сказал ведущий автор работы доктор Тим Джонсон из Университета Кертина.
Изучение состава изотопов кислорода в этих кристаллах циркона выявило "нисходящий" процесс, начинающийся с плавления пород вблизи поверхности и развивающийся глубже, что соответствует геологическому эффекту от ударов упавших на Землю небесных тел.
Процесс начался в течение первого миллиарда лет после образования нашей планеты (возраст которой оценивается в 4,5 миллиарда лет). Размеры метеоритов были сопоставимы с тем, который привел к вымиранию динозавров.
Британские палеонтологи опубликовали описание весьма необычной окаменелости возрастом около 560 миллионов лет. Это старейший хищник, древнейшее существо с экзоскелетом, а также самый ранний известный представитель животного мира, чьи родственные виды сохранились до сих пор. До этого считалось, что организмы, похожие на современные, появились на Земле на 20 миллионов лет позже.
Загадки Чарнвудского леса
Большинство форм организмов, которые мы знаем, возникло в очень короткий промежуток в начале кембрийского периода — примерно 542 миллиона лет назад. В это время резко выросло биоразнообразие, и образовались многие типы, существующие по сей день — хордовые, членистоногие, иглокожие, моллюски. Палеонтологи считают это событие самым значительным в эволюции и называют его "кембрийским взрывом".
До середины прошлого века среди ученых существовало мнение, что до начала кембрия на Земле вообще не было многоклеточных организмов. Но затем в более древних слоях, относящихся к эдиакарию — последнему периоду протерозоя, который длился с 635 до 541 миллиона лет назад, — начали находить странные окаменелости.
Сначала им не придавали особого значения из-за очень плохой сохранности и неоднозначности биогенного происхождения. Так продолжалось до 1957-го, пока в скалистых холмах на северо-западе графства Лестершир в центральной Англии не обнаружили первый подтвержденный экземпляр докембрийского многоклеточного организма.
Отпечаток, похожий на ветку растения, интерпретировали как водоросль. Но затем определили, что его ближайшие родственники среди современных животных — морские перья: это мягкие кораллы, обитающие на больших глубинах. Новому виду дали название Charnia masoni в честь Чарнвудского леса — места, где его открыли, и Роджера Мэйсона — школьника, который первым обнаружил окаменелость.
Затем последовали находки эдиакарских многоклеточных и в других местах — в Канаде, Намибии, Австралии, России. В основном это были отпечатки мягкотелых, прикрепленных к грунту или плавающих в толще воды существ без скелета, устроенных гораздо проще, чем более поздние организмы кембрийского периода.
Попытки найти среди эдиакарской фауны предков каких-либо современных видов не увенчались успехом. Чем питались эти древние существа, какой образ жизни вели — ученые до сих пор точно не знают. Отсюда предположение, что анатомически знакомые нам формы жизни возникли только в результате кембрийского взрыва, а до этого океаны населяли принципиально иные виды организмов, которые полностью исчезли с лица Земли в результате массового вымирания в конце протерозоя.
Сенсация, опровергающая эту точку зрения, пришла из того же Чарнвудского леса. Среди тысяч эдиакарских окаменелостей, собранных в этом районе еще в 2007-м, внимание британских ученых привлек образец скальной породы с отпечатком, по форме удивительным образом напоминающий современных книдарий, или стрекающих.
К этому типу относятся медузы, актинии и мягкие кораллы, обладающие стрекательными клетками — книдоцитами, которые животные используют для охоты и защиты от врагов. Биологи считают книдарий одним из древнейших типов многоклеточных, представители которого дожили до наших дней. Теперь оказалось, что они появились еще до кембрийского взрыва. О находке написали в журнале Nature Ecology & Evolution.
"Книдарии — одни из самых древних живых существ на Земле, чья эволюция в кембрийском периоде хорошо изучена. Нам впервые удалось найти отпечаток, относящийся к предшествующему, эдиакарскому периоду. Это стало первым однозначным свидетельством существования стрекательных животных в докембрийскую эпоху", — пишут исследователи.
Древний полип получил название Auroralumina attenboroughi. Первая часть переводится как "факел рассвета" и указывает, что это, во-первых, самый ранний представитель анатомически современной фауны, а во-вторых — что его форма напоминает горящий факел. Вторая дана в честь британского натуралиста, телеведущего и популяризатора науки сэра Дэвида Аттенборо, который провел детство в Лестершире и собирал образцы в Чарнвудском лесу.
Возраст толщи, в которой нашли окаменелость, составляет 557-562 миллиона лет. Если Auroralumina была похожа на книдарий не только по форме, но и по образу жизни, то это — самый древний хищник из всех известных на сегодняшний день биологических видов. Авторы считают, что он питался так же, как современные мягкие кораллы: захватывал развевающимися щупальцами проплывающий мимо планктон. Однако, в отличие от тех же актиний, обладал прочным экзоскелетом. И это еще одна сенсация.
Среди биологов существует мнение, что движущей силой кембрийского взрыва была "гонка вооружений" между появившимися на рубеже протерозоя и палеозоя хищниками и их потенциальными жертвами. Резкое увеличение содержания кислорода в атмосфере привело к тому, что организмам стало энергетически выгодно есть друг друга — кислород нужен для переработки животной пищи.
Внешняя угроза ускорила естественный отбор. Те, кто был в роли добычи, включили разнообразные эволюционные механизмы защиты. В результате у некоторых видов беспозвоночных появился экзоскелет — оболочка, охраняющая организм от хищников и инфекций. По иронии судьбы Auroralumina оказался не только древнейшим хищником, но и самым ранним известным существом со скелетом. Ученые сделали вывод: и у него имелись враги, от которых он защищался.
Древний полип несколько крупнее современных родственников, его тело достигает двадцати сантиметров. По мнению исследователей, это указывает на то, что у него не было стадии свободно плавающей медузы, характерной для некоторых книдарий. Скорее всего, это сидячее животное, которое, по аналогии с актиниями, всю жизнь оставалось на месте, прикрепленное к морскому дну в прибрежных водах.
Правда, окаменелость нашли среди глубоководных отложений, но она расположена в них под неестественным углом. Поэтому авторы считают, что скелет организма снесло со склона древнего вулканического острова потоками лавы на глубину, где он и был захоронен вместе с другими, типично эдиакарскими животными, такими как чарния.
Вряд ли мы когда-то узнаем с точностью до тысяч лет время появления на Земле сложной многоклеточной жизни. Но теперь, после открытия Auroralumina, можно определенно сказать — 560 миллионов лет назад в океане уже шла "гонка вооружений", благодаря которой в конце концов появились все современные виды, включая человека. И вполне возможно, начали ее животные, очень похожие на современных медуз и полипов.
10-11-2010 Просмотров:11834 Новости Окенологии 
Антоненко Андрей
Керны со дна озера Эльгыгытгын, которое, скорее всего, образовалось в результате падения метеорита 3,6 млн лет назад, помогли российским исследователям выяснить, каким был арктический климат на протяжении нескольких миллионов лет....
28-05-2015 Просмотров:7660 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Группа американских палеонтологов сообщила о находке яиц примитивных палеозойских членистоногих – трилобитов. Яйца и мягкие ткани животных сохранились на протяжении почти полумиллиарда лет благодаря уникальному стечению обстоятельств – при окаменении...
10-10-2010 Просмотров:10091 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
В Польше обнаружены 250-миллионолетние следы существа, которое может побудить палеонтологов скорректировать раннюю историю ужасных ящеров. Судя по всему, их возникновение придётся сдвинуть на 10-20 миллионов лет в прошлое. Следы...
16-08-2013 Просмотров:8949 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Новое теоретическое исследование, посвящённое страусам, показало, что компьютерная модель длинношеих зауроподов, использованная для моделирования движений динозавров в документальном фильме Би-би-си «Прогулки с динозаврами» и ставшая основой для экспозиции в Американском музее...
13-05-2012 Просмотров:14565 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Океанические бактерии Synechococcus плавают с помощью волнообразных биений клеточной мембраны, которые вызывает белковая спираль, тянущаяся через всю клетку. Бактерии плавают с помощью жгутиков. Белковую нить жгутика приводит в движение хитроумный молекулярный...
Семенные растения сумели завоевать мир не только благодаря эффективному способу размножения, но и из-за нового способа регулировки водного баланса. Между растениями и атмосферой происходит постоянный газообмен, вход и выход регулируют…
В этот раз наша экспедиция проходила по одной из крупнейших рек нашей страны - Амуру. Для нашего "Пегаса" это был второй поход. Свое путешествие мы начали с окраин Комсомольска-на-Амуре, куда был…
Останки динозавра, найденные в американском штате Нью-Мексико, противоречат традиционным представлениям о том, что эпоха гигантских ящеров завершилась 65,5–66 млн лет назад. Ларри Хэман и изученный образец (фото University of Alberta) Исследователи…
Ископаемые остатки животного, напоминающего песчаного червя Шаи-Хулуда из фантастической эпопеи "Дюна", обнаружили в кембрийских отложениях китайские палеонтологи. Древнее существо тоже было покрыто броней и шипами и тоже предпочитало жить в…
Масштабное исследование зоологов из Техасского университета в Остине (США) способно окончательно подтвердить ту гипотезу, по которой все млекопитающие вышли из ночной тьмы — то бишь были ночными животными на заре своей эволюции.…
Российские и немецкие физики и геологи обнаружили ранее неизвестную прослойку в мантии Земли, в которой содержится гигантское количество жидкого кислорода, экспериментируя с лазерным прессом-"наковальней" в Немецком синхротронном центре DESY, о чем они рассказали в своей статье в журнале Nature Communications. Недра…
Питер Хор (Peter Hore), химик и биофизик из Оксфордского университета (Великобритания), Илья Соловьев из Университета Южной Дании (и российского Физико-технического института им. Иоффе РАН) совместно с коллегами-учеными, исследовал гипотезу о…
Лишь после того, как астероид погубил динозавров (за исключением тех, что превратились в птиц), по лесу в поисках насекомых начал сновать маленький пушистый зверёк. По скромной внешности никак нельзя было…
В первые дни своей жизни зародыш черепахи, еще не имея ног, совершает целое путешествие. Он измеряет температуру в яйце и движется к источнику тепла, показали китайские зоологи. Эмбрион черепахиЭмбрионы черепахи оказались…
Вверх