Запечатленные в пирите
«Автором» открытия, о котором пойдет речь дальше, по крайней мере частично является посольство Франции в Габоне, которое, желая расширить научное сотрудничество, предложило правительству африканской страны принять группу ученых для изучения докембрийских пород в окрестностях города Франсвиль. Третий по населенности город страны является важным горнодобывающим центром, но вот ископаемых там никто до этого не находил. Одному из присланных специалистов, профессору Университета Пуатье Абдерразаку Эль Албани, похоже, удалось это исправить.
Протерозойские отложения Франсвиля возрастом около 2 миллиардов лет (!) очень обширны и целостны. Из них с 2008 года группе Эль Албани, куда вошли палеонтологи из Франции, Швеции, Дании, Бельгии, Канады и Германии, удалось извлечь и изучить около 450 образцов — «пиритовые макроструктуры», как емко выразился один из сторонних палеонтологов-скептиков.
Как и в случае с вендобионтами, предполагаемые представители франсвильской биоты очень разнообразны, хотя размерами в среднем куда меньше, до 12 сантиметров. Местом обитания и захоронения франсвильским существам послужило мелководье, покрытое мощными и сложными по структуре бактериальными матами. Эль Албани предполагает, что эти маты служили одновременно «зелеными легкими» и пастбищами для франсвильских организмов, эдаким оазисом в суровой раннепротерозойской действительности.
И всё же могла ли природа в самом деле дважды «изобрести» животных или, на худой конец, грибы? Размер, сложность и симметрия организмов франcвильской биоты предполагает если не движение, то как минимум активную жизнедеятельность, а для этого всё равно нужен какой-никакой кислород. И вот тут возникает самая любопытная деталь: франсвильская биота появляется аккурат после кислородной катастрофы — фантастически резкого обогащения атмосферы кислородом благодаря сине-зеленым водорослям 2,45 миллиарда лет назад, навсегда изменившего траекторию биосферы.
При этом наше представление об эволюции атмосферного кислорода всё еще противоречиво. Обычно подразумевается, что за катастрофой последовало либо дальнейшее медленное его накопление, либо стасис вплоть до следующего крупного события 635 миллионов лет назад, уже после появления животных. В действительности, по некоторым свидетельствам, сразу после кислородной катастрофы содержание кислорода в атмосфере могло приблизиться к современным значениям, а затем резко упасть в результате так называемого события Ломагунди — но процесс был растянут на сотни миллионов лет. В вышележащих сланцах, соответствующих периоду после события Ломагунди, франсвильская биота исчезает.
Вполне возможно, что в течение докембрия возникали как периоды повышенного содержания кислорода, так и периоды аноксии, причем соответствующие области могли быть резко локализованы географически. Связано это могло быть с неустойчивым балансом источников газа и его поглотителей — горных пород.
Анатомия
Жизнь Иглокожие образец, показывающий движение и втягивание головы
Киноринхи — сегментированные животные без конечностей, тело которых состоит из головы, шеи и туловища из одиннадцати сегментов. В отличие от некоторых подобных беспозвоночных, они не имеют внешних реснички, но вместо этого имеют несколько шипов вдоль тела и до семи кругов шипов вокруг головы. Эти шипы используются для движение, отводя голову и толкая вперед, затем захватывая субстрат шипами при вытягивании тела.
Стенка тела состоит из тонкой синцициальный слой, который выделяет жесткий кутикула; он несколько раз линяет по мере взросления. Шипы по существу являются подвижными продолжениями стенки тела, полые и покрытые кутикулой. Голова полностью выдвигается и закрывается набором пластин для шеи, называемых спокойствие при втянутом состоянии.
Миоанатомия тела Иглокожие спинифурка
Киноринчи едят либо диатомеи или органический материал, содержащийся в грязи, в зависимости от вида. Рот имеет коническую структуру на вершине головы и открывается в глотка а затем пищевод, оба из которых выстланы кутикулой. Две пары слюнные железы и одна или несколько пар «поджелудочные железы «соединяются с пищеводом и предположительно выделяют пищеварительные ферменты. За пищеводом находится средняя кишка, которая сочетает в себе функции желудка и кишечника и не имеет кутикулы, позволяющей ей поглощать питательные вещества. Короткая задняя кишка выстлана кутикулой и впадает в анус на заднем конце туловища.
Кровеносной системы нет, хотя полость тела (или ) хорошо разработан и включает амебоциты. Экскреторная система состоит из двух протонефридия опорожнение пор в последнем сегменте.
Иглокожие анатомия головы крупным планом
Нервная система состоит из брюшной нервный тяж, с одним ганглий в каждом сегменте и переднем нервное кольцо окружающие глотку. Более мелкие ганглии также расположены в латеральной и дорсальной частях каждого сегмента, но не образуют отдельных тяжей. У некоторых видов есть простые глазки на голове, и у всех видов есть крошечные щетинки на теле, обеспечивающие осязание.
Размножение
Есть два пола, которые похожи друг на друга. Пара гонады расположены в средней части туловища и открыты для пор в последнем сегменте. У большинства видов семявыносящий проток включает две или три колючие структуры, которые предположительно помогают в совокупление, хотя подробности неизвестны. Отдельные сперматозоиды могут достигать четверти общей длины тела. В личинки живут свободно, но об их репродуктивном процессе мало что известно. Отложив яйцо, самка упаковывает его в защитный конверт из грязи и органического материала.
Океаническая жизнь
Кембрийский взрыв был периодом быстрого роста многоклеточных. Большинство животных во время кембрия было водным. Когда-то считалось, что доминирующей формой жизни в то время были трилобиты , но это оказалось неверным. Членистоногие были наиболее доминирующими животными в океане, но трилобиты составляли лишь незначительную часть от общего разнообразия членистоногих. То, что сделало их столь явно многочисленными, — это их тяжелая броня, усиленная карбонатом кальция (CaCO 3 ), который окаменелостей гораздо легче, чем хрупкие хитиновые экзоскелеты других членистоногих, оставляя многочисленные сохранившиеся останки.
В этот период произошли резкие изменения в разнообразии и составе биосферы Земли. Биоты эдиакарского перенес массовое исчезновение в начале кембрийского периода, что соответствовало с увеличением численности и сложностями закапывания поведения. Такое поведение оказало глубокое и необратимое воздействие на субстрат, который преобразовал экосистемы морского дна . До кембрия морское дно было покрыто микробными матами . К концу кембрия роющие животные разрушили циновки во многих областях посредством биотурбации . Как следствие, многие из этих организмов, которые зависели от матов, вымерли, в то время как другие виды адаптировались к изменившейся окружающей среде, которая теперь предлагала новые экологические ниши. Примерно в то же время, казалось бы, быстрое появление представителей всех минерализованных типов, кроме Bryozoa , появившихся в нижнем ордовике . Однако многие из этих типов были представлены только формами стеблевой группы; и поскольку минерализованные типы обычно имеют бентосное происхождение, они не могут быть хорошим заместителем для (более обильных) неминерализованных типов.
Реконструкция Margaretia dorus из сланцев Берджесс , которые когда-то считались зелеными водорослями , но теперь считаются полухордовыми.
Хотя ранний кембрий продемонстрировал такое разнообразие, что его назвали кембрийским взрывом, это изменилось позже, в период, когда произошло резкое падение биоразнообразия. Около 515 миллионов лет назад количество вымирающих видов превысило количество появившихся новых видов. Пять миллионов лет спустя количество родов упало с более раннего пика, составлявшего около 600, до 450. Кроме того, скорость видообразования во многих группах снизилась до пятой и трети от предыдущего уровня. 500 миллионов лет назад уровень кислорода в океанах резко упал, что привело к гипоксии , в то время как уровень ядовитого сероводорода одновременно увеличился, что привело к новому вымиранию. Вторая половина кембрия оказалась на удивление бесплодной и показала свидетельства нескольких событий быстрого вымирания; что строматолиты , которые были заменены на риф строительных губки , известных как археоциаты , вернулись еще раз , как archaeocyathids вымерли. Эта тенденция к снижению не изменилась до Великого события биоразнообразия ордовика .
Некоторые кембрийские организмы проникли на сушу, производя следы окаменелостей Protichnites и Climactichnites . Ископаемые свидетельства предполагают, что эутикарциноиды , вымершая группа членистоногих, произвела по крайней мере часть протихнитов . Окаменелости гусеницы Climactichnites не обнаружены; Однако, ископаемые тропинка и покоящиеся следы свидетельствуют о большой, пробковом -как моллюск .
В отличие от более поздних периодов кембрийская фауна была несколько ограничена; свободно плавающие организмы были редки, большинство из них обитало на морском дне или близко к нему; и минерализующиеся животные были реже, чем в будущие периоды, отчасти из-за неблагоприятного химического состава океана .
Многие способы сохранения уникальны для кембрия, а некоторые сохраняют мягкие части тела, что приводит к изобилию лагерштеттенов .
Палеогеография
Реконструкции плит предполагают, что глобальный суперконтинент, Паннотия , находился в процессе распада в начале этого периода, когда Лаврентия (Северная Америка), Балтика и Сибирь отделились от главного суперконтинента Гондваны, образуя изолированные массивы суши. Большая часть континентальной суши в это время была сосредоточена в Южном полушарии, но дрейфовала на север. Большое высокоскоростное вращательное движение Гондваны, по-видимому, произошло в раннем кембрии.
Из-за недостатка морского льда — великие ледники Мариноанской Земли Снежного кома давно растаяли — уровень моря был высоким, что привело к затоплению больших территорий континентов теплыми мелкими морями, идеально подходящими для морской жизни. Уровень моря несколько колебался, предполагая, что существовали «ледниковые периоды», связанные с импульсами расширения и сжатия южной полярной ледяной шапки .
В Балтоскандии нижнекембрийская трансгрессия превратила большие участки субкембрийского пенеплена в эпиконтинентальное море .
Исключительные отпечатки кембрийских мягкотелых
МечехвостЧрезвычайное сохранения ископаемых мягкотелых известное как Lagerstätte (нем. Lager «хранилище / логово» и stätte «место»). Кембрийские лагерштетты представляют впечатляющие примеры окаменелостей мягкотелых с исключительно сохраненными деталями. Эти ископаемые говорят о быстром катастрофическом захоронении в мелких осадочных породах в совсем недалеком прошлом.
Некоторые из лучших примеров почти идеальных окаменелостей можно найти в сланцах кембрийского Маотианьшаня, сланцах Берджесса и в недавно открытой биоте Цинцзян (вероятный возраст ~ 518 млн. лет), которые заполнены сложными существами.
Одной из групп мягкотелых, которых находят в большом разнообразии строения тела, являются стрекающие. К ним относятся многие виды, которые живут и сегодня, поэтому эта группа классифицируется как живые окаменелости. К книдариям относятся различные неподвижные прикреплённые формы (актинии, кораллы, морские перья) и различные плавающие (медузы, кубомедузы). Ископаемые кембрийские ктенофоры (гребневики) также найдены в большом количестве самых разнообразных планов тела, а многие виды ктенофор также живут и сегодня.
В дополнение к огромному количеству мягкотелых, кембрийские породы содержат много различных типов сложных существ с хитиновой оболочкой или экзоскелетом (черепашкой). Одним из удивительных примеров живых кембрийских беспозвоночных является киноринхи (грязевой дракон) – обычные маленькие морские беспозвоночные, которые живут в иле и песке.
Еще одним замечательным примером может быть группа несегментированных морских червей, которые называются приапулидами и которые также живут сегодня. Только быстрое катастрофическое захоронения, вроде того, что описывается в книге Бытие, может объяснить такое исключительное сохранение.
Тот факт, что эти мягкотелые появляются внезапно, не имея эволюционных предшественников, да еще и многие из них живут и сегодня, полностью опровергает эволюцию.
Эпоха дисков и перьев
Формальное открытие вендобионтов состоялось в 1957 году, когда в Англии нашли одного из самых характерных их представителей — чарнию, похожую на птичье перо. Дело в том, что все предыдущие находки крупных окаменелостей в докембрийских слоях просто списывались на ошибки датировки или вовсе не признавались за окаменелости. Здесь же стратиграфия была безупречной, и у научного сообщества внезапно будто открылись глаза — до кембрийского взрыва всё-таки были крупные организмы! Поскольку предшествующий кембрию период (уже не палеозойской, а протерозойской эры) в разных системах назывался то вендским (от древнего племени славян — вендов), то эдиакарским (от названия возвышенности в Австралии), эти организмы приобрели два общеупотребительных названия: эдиакарская биота, или вендобионты.
Вскоре выяснилось, что вендобионты были распространены глобально, а их разнообразие поразительно.
По всей видимости, питались они планктоном и органическими частичками, которые фильтровали из воды или соскабливали со дна. Характерная черта, объединяющая многих вендобионтов, — скользящая симметрия их сегментов, похожая на очередное ветвление у растений и исключительно редко встречающаяся у современных животных. А некоторые дисковидные вендобионты обладали уникальной тройной симметрией.
То, насколько вендобионты запутали специалистов-систематиков, иллюстрирует таксономическое положение, предлагавшееся для одного из самых известных представителей эдиакарской биоты — дикинсонии. В разные годы ее считали медузой, амебой, лишайником, пластинчатым, примитивным червем, многощетинковым червем и даже прямым предком хордовых (то есть нас с вами). Доказательство того, что дикинсония по крайней мере точно животное, было получено только в 2018 году. Ее отпечатки, как оказалось, содержат липиды-холестероиды, встречающиеся исключительно у представителей животного царства.
Животные, включая вендобионтов, возникли в очень интересное время, когда Земля-снежок как раз оттаяла, а продуктивность микробных экосистем резко повысилась. Вендобионты, по-видимому, были первой крупной адаптивной радиацией животных, но современные нам типы стали успешно с ними конкурировать, и в кембрийских отложениях подобные эдиакарской биоте животные встречаются уже крайне редко. На сегодняшний день новизна эдиакарской биоты немного выветрилась, и ее представителей изучают столь же методично и планомерно, как и более знакомые нам группы. Но, может, нас ждет второе «эдиакарское чудо»?
Ссылки:
-
: Darwin, C. 1859. On the origin of species by means of natural selection. London: John Murray.
: Gould, S. J. 1977. Evolution’s Erratic Pace. Natural History. 86 (5): 12-16.
: Daley, A. C. et al. 2018. (https://www.pnas.org/content/115/21/5323). Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (21): 5323-5331.
: Fu, D. et al. 2019. (https://science.sciencemag.org/content/363/6433/1338). Science. 363 (6433): 1338-1342.
: (https://docs.google.com/spreadsheets/d/1eXtKzjWP2B1FMDVrsJ_992ITFK8H3LXfPFNM1ll-Yiw/edit#gid=0). Online document, accessed October 1, 2020.
: Thomas, B. 2014. https://www.icr.org/article/original-tissue-fossils-creations-silent). Acts & Facts. 43 (8): 5-9.
: Thomas, B. (https://www.icr.org/article/a-80-million-year-old-mosasaur-fossil). Creation Science Update. Posted on ICR.org August 20, 2010, accessed October 1, 2020.
: Thomas, B. (https://www.icr.org/article/still-soft-after-half-billion-years) Creation Science Update. Posted on ICR.org May 5, 2014, accessed October 1, 2020.
: Moczydlowska, M., F. Westall, and F. Foucher. 2014. Microstructure and Biogeochemistry of the Organically Preserved Ediacaran Metazoan Sabellidites. Journal of Paleontology. 88 (2): 224-239.
: Clarey, T. 2018. Minimal Continental Coverage During the Early Flood. Acts & Facts. 47 (3): 8.
Показать больше
Морская жизнь
Беспозвоночные
Главным эволюционным событием кембрия был «кембрийский взрыв» – явление, которое повлекло за собой резкое изменение в телах беспозвоночных организмов. Это процесс длился десятки миллионов лет.
опабиния
По какой-то причине кембрий стал свидетелем появления некоторых действительно причудливых существ, в том числе пятиглазых опабиний, колючих галлюцигений и больших аномалокарисов (которые был одними из самых крупных животным того времени).
Виваксия
Большинство из этих членистоногих не оставили ни одного живого потомка. Это вызвало предположения о том, что могло бы произойти в последующих геологических эпохах, если бы, скажем, “инопланетная” виваксия эволюционировала.
Тем не менее, столь яркие представители беспозвоночных были далеки от единственных форм жизни в океане. Кембрийский период ознаменовал всемирное распространение раннего планктона, а также трилобитов, червей, крошечных моллюсков и мелких простейших. На самом деле, изобилие этих организмов позволило аномалокарисам и другим животным процветать; эти более крупные беспозвоночные находились на вершине пищевой цепи и тратили все свое время, питаясь меньшими беспозвоночными, которые находились непосредственной близости от них.
Позвоночные
Кембрийский период ознаменовал появление самых ранних идентифицированных организмов прото-позвоночных, в том числе Пикайи, и немного более продвинутых Myllokunmingia и Haikouichthys. Эти три рода считаются самыми первыми доисторическими рыбами, хотя есть еще вероятность того, что будут обнаружены более ранние кандидаты с позднего протерозоя.
Почему нам так важно разобраться в многоклеточности?
На фоне попадавших в медиасреду громких палеонтологических событий последних 30 лет, будь то разгадка происхождения птиц, находка древнейших следов жизни или открытие мягких тканей динозавров, франсвильская или тем более эдиакарская биоты выглядят бледновато — кучка странных отпечатков, в интерпретации которых порой больше фантазии самих палеонтологов, нежели твердых фактов (хотя, конечно, всегда невероятно интересно представлять, кем была населена Земля миллиарды лет тому назад). А вот что совсем не очевидно, так это то, что исследования подобных окаменелостей из наиболее далеких от нас периодов истории Земли очень помогают в развитии важнейших научных областей, связанных с настоящим и будущим человечества.
Так, понимание происхождения многоклеточных организмов принципиально важно для борьбы с раком, поскольку последний может трактоваться как нарушение тех древних «взаимных договоров» между клетками, которые привели к появлению животных. Иными словами, рак возник одновременно с многоклеточностью и является ее оборотной стороной
Может быть интересно
Вопрос о времени и, главное, причинах появления сообществ сложных организмов на Земле имеет также принципиальное значение для астробиологии и проекта SETI. Если само появление жизни не является уникальным для Земли событием, то возможны два варианта. Либо жизнь широко распространена во Вселенной, но на большей части планет представлена «слизью» — биосферами, сложенными одноклеточными организмами. Такой взгляд подразумевает гипотеза Редкой Земли, придающая большое значение эволюционным барьерам на пути к многоклеточности и считающая последнюю счастливой для нас случайностью. Очевидно, что такой взгляд автоматически снимает парадокс Ферми — общаться и летать в гости не с кем, всюду лишь бактерии.
Противоположная ей гипотеза Зоопарка акцентируется на многократном возникновении многоклеточности в разных группах эукариот, да еще и разными способами. В этом случае всё еще возможна кишащая сложной жизнью Вселенная, подобная той, что показана в научной фантастике. Так, буквально копаясь в древних отложениях в попытках понять, как же наша планета выглядела миллиарды лет назад и кто на ней тогда жил, мы познаем жизнь с космической точки зрения и приближаемся к ответу на вопрос всех вопросов — одиноки ли мы во Вселенной?
Дилемма Дарвина
Начальная концепция дерева жизни ДарвинаВо времена Дарвина ископаемые свидетельства задокументировались реже, чем сегодня, но одна из самых неудобных загадок, глубоко волновала ученого – кембрийский взрыв. Вопиющее противоречие этого события эволюционным ожиданиям все еще актуален. Во время кембрийского взрыва в горных породах внезапно появились многочисленные формы чрезвычайно сложной жизни без эволюционных предшественников.
На момент, когда в 1800-х годах было опубликовано «Происхождение» Дарвина, самый низкий из окаменевших осадочных слоев, где впервые появляется сложная жизнь – то, что мы сейчас называем кембрием – тогда назывался силуром. Этот взрыв жизни и проблемы, которые он поставил перед его теорией, Дарвин прокомментировал так:
Сохраненные мягкие ткани докембрийских червей
Офиуры на поверхности мозгового кораллаНевероятное сохранения отпечатков мягких тканей в сочетании со взрывом разнообразия живых существ практически в каждом возможном строении тела без эволюционных предшественников полностью противоречит всем натуралистическим объяснениям – как и тот факт, что окаменелости этих слоев горных пород содержат мягкие ткани. Наличие практически неизмененных тканей в окаменелостях, выявленных практически на каждом уровне геологической колонны, полностью подрывает парадигму эволюционных временных периодов.
Светские исследователи опубликовали не менее 113 различных технических статей, которые описывают наличие мягких тканей и биомолекул в окаменелостях, возраст которых, как утверждается, миллионы лет. Примеры включают мумифицированную кожу динозавров, гемоглобин крови динозавров и высохшую сетчатку глазного яблока мозазавра. Проблема в том, что наука отрицает сохранность мягких тканей на протяжении миллионов лет. Этот эволюционно неудобный факт делает открытые в 2014 году мягких тканей одними из самых впечатляющих – оригинальные упругие мягкие ткани морских червей, обнаруженные чуть ниже самого низкого кембрийского слоя.
Опубликовав работу в Journal of Paleontology, исследователи подробно описали деликатные ископаемые оболочки погонофор в слое горных пород чуть ниже кембрия, которые были датированы 551 млн. лет. Окаменелости имели хитинсодержащие трубочки, которые выглядят точно так же, как и те, что строятся живыми трубчатыми червями. В окаменелости даже видно сложное перекрестное расположение хитиновых волокон.
Одной из самых непонятных особенностей этих ископаемых червей было то, что они вообще не были минерализованными. Перминерализация – это процесс образования окаменелостей, при котором минералы из осадочных пород постепенно заменяют органическую составляющую похороненных существ на минеральную. В случае с цилиндрическими трубчатыми оболочками исследователи исключили сохранение за счет различных форм минерализации. Они заявили:
Органические волокна из окаменевших оболочек трубочек червей SabelliditesРабота содержала электронные микрофотографии некоторых волокон этих тканей. В исследовании оболочки червей описывались как «все еще гибкие, на что указывает их легкая деформация». Утверждая, что оригинальные биомолекулы все еще были целыми, авторы заявили:
Уверенность, что хитин или любой интактный биологический материал, например мягкие ткани, может храниться дольше миллиона лет, не имеет экспериментальной поддержки. Единственным настоящим объяснением этих окаменелостей является то, что трубчатые черви, которых мы знаем сегодня благодаря живым экземплярам, существовавшие на глубинах от 100 до 10000 метров в океане, очевидно, были одними из первых погребенных Потопом существ.
Классификация
Считается, что их ближайшие родственники относятся к типу Лорицифера и Приапулида. Вместе они составляют Скалидофора.
Таксономия
Две группы киноринхов обычно характеризуются как классы в Sørensen et al. (2015). Было описано 270 видов, и ожидается, что это число значительно увеличится. Морфологические данные были собраны для систематической филогении у десятков, и интеграция их с молекулярными данными привела к новой систематической парадигме, включающей отряд Allomalorhagida (с удалением Homalorhagida). Самый старый из известных видов — Eokinorhynchus от Фортунианский Китая.
Тип Киноринча
- Учебный класс Cyclorhagida (Зелинка, 1896) Читвуд, 1951
- Отряд Echinorhagata Sørensen et al., 2015
- Отряд Kentrorhagata Sørensen et al., 2015
- Antygomonidae Адрианов и Малахов, 1994
- Cateriidae Герлах, 1956 г.
- Centroderidae Зелинка, 1896 г.
- Семнодеридные Ремане, 1929 г.
- Zelinkaderidae Хиггинс, 1990
- Отряд Xenosomata Zelinka, 1907 г.
- Класс Allomalorhagida Соренсен и др., 2015
- заказ не назначен
- Dracoderidae Хиггинс и Сираяма, 1990
- Franciscideridae Соренсен и др., 2015
- Pycnophyidae Зелинка, 1986
- Neocentrophyidae Хиггинс, 1969 год.
- заказ не назначен
Вывод
Кембрийский взрыв является полной эволюционной загадкой по ряду важных причин.
Во-первых, невероятно сложная жизнь животных появилась внезапно и без всяких признаков предыдущих эволюционных предков. Во-вторых, во многих существ, появившихся в кембрийских слоях, сегодня есть живые аналоги, которые не демонстрируют признаков эволюции – парадокс, который эволюционисты называют живые окаменелости.
В-третьих, трубчатые черви (еще одна живая окаменелость) были найдены в горных породах чуть ниже кембрия. Их окаменелости содержали мягкие и эластичные ткани. Тот факт, что ткани этих животных, наряду со многими другими примерами, все еще мягкие, свидетельствует о том, что они были похоронены лишь несколько тысяч лет назад во Всемирном потопе, описанном в книге Бытие.
