Правообладатель иллюстрации Stuart Hay/ANU Заселив 650 миллионов лет назад Землю, океанские водоросли изменили жизнь на планете.
Научный журнал Nature опубликовал исследования геохимиков, основанные на микроскопических следах биомолекул, обнаруженных в австралийской пустыне.
По мнению авторов исследования, эти следы свидетельствуют о взрывном росте числа водорослей в океанах, который привел к изменениям в пищевой цепи, предоставив жизненно важные ресурсы микроскопическим организмам и позволив им эволюционировать.
Ведущий исследователь Джокен Брокс рассказал в программе Action на канале BBC Science, что этот процесс стал одним из самых серьезных экологических и эволюционных сдвигов в истории Земли.
Случилось это за сотни миллионов лет до так называемого Кембрийского взрыва, когда по всему земному шару отмечается резкий рост числа ископаемых останков живых существ с раковинами и экзоскелетами. Еще Чарльз Дарвин ломал голову над этим явлением, которое заставляло задумываться о существовании доисторической биологии.
Следы этих предшественников многоклеточных организмов, разбросанные по планете, находили и ранее, но вот «личность» проводника, который способствовал их эволюции, вызывала многочисленные вопросы.
Палеонтолог Кембриджского университета Ник Баттерфилд согласен, что этот период стал, возможно, самым революционным для всей истории Земли, и не только из-за стремительных биологических изменений в облике планеты, но и благодаря серьезным климатическим колебаниям, о которых ученые давно догадывались.
Условия на планете были тогда максимально благоприятными для жизни: обширные океаны и мягкий климат. Тем не менее, большинство ученых сходится во мнении, что на протяжении более трех миллиардов лет на Земле господствовала одноклеточная форма жизни, представленная, в основном, бактериями, а эволюционные изменения, случившиеся тот момент, были незначительными.
Водоросли стали более сложной формой, чем бактерии, но все еще одноклеточной. Период их господства, длившийся более миллиона лет и который некоторые палеонтологи называют «скучным миллионом», не имел серьезных последствий для экологии планеты.
Будучи эукариотами (то есть организмами, ДНК которых надежно упакована внутри клеточного ядра, как и у всех современных животных и растений), эти водоросли имели эволюционное преимущество перед бактериями, которое, впрочем, не могли реализовать.
Как показывает последнее исследование, все изменилось 650 миллионов лет назад.
Не имея в своем распоряжении окаменелостей этих водорослей, Брокс и его команда из Австралийского национального университета смогла, тем не менее, обнаружить молекулярные остатки стенок их клеток. Такие молекулы во многом схожи с человеческим холестерином.
«Жир — самый устойчивый компонент любого организма!» — говорит Брокс.
После того, как все клетки разрушились, а их следы исчезли, молекулы жира все еще сохранялись и были впоследствии поглощены другими отложениями, а затем законсервированы в скальных породах Австралии, чтобы быть извлеченными и исследованными сотни миллионов лет спустя.
Результаты этих исследований служат для Брокса доказательством того, что популяция водорослей увеличилась в сотни или тысячи раз, а разнообразие их видов резко возросло и напоминало необратимый «большой взрыв».
Этот скачок, возможно, случился сразу после одной из величайших экологических катастроф, с которыми сталкивалась планета: согласно одной из гипотез, которая получила название «Земля-снежок», на протяжении длительного времени весь земной шар от полюса до полюса был покрыт льдом, и даже на экваторе температура упала до 60 градусов ниже нуля.
Этот период продолжался 50 миллионов лет, после чего накопленный в атмосфере вулканический газ вызвал парниковый эффект, что привело к таянию льдов в ходе последовавшего катаклизма.
Брокс считает, что движение ледников вызвало разрушение скальных пород и как результат — высвобождение фосфатов, служащих питательными веществами для водорослей, которые затем попали в океан.
«Зеленая революция» — аграрная реформа, направленная на интенсификацию сельскохозяйственного производства, своим успехом во многом обязана использованию фосфатов, добываемых по всему миру в огромных карьерах. Возможно, и «Докембрийская биологическая революция» также стала возможной благодаря им.
«Наступление водорослей происходило одновременно с появлением животных, — объясняет Брокс. — Став фундаментом пищевой пирамиды, водоросли представляли собой пищу и источник энергии для более крупных и сложных организмов, дав им возможность эволюционировать».
Ноа Планавски из Йельского университета, чье исследование отмечает резкий всплеск количества фосфатов после периода «Земли-снежка», также считает последние открытия невероятно важными. «Это первое свидетельство того, как эукариоты стали доминирующей формой жизни» — заявил он Би-би-си.
Ему вторит и Эндрю Кнолл из Гарвардского университета — ведущий мировой специалист по Докембрийскому периоду, называя новое исследование существенным вкладом в раскрытие связей между ходом жизни на планете и состоянием окружающей среды в критические моменты эволюции.
«Новые источники пищевых ресурсов могли способствовать распространению животных на Земле», — говорит ученый, добавляя при этом, что ряд ключевых вопросов до сих пор остается без ответа.
Роджер Саммонс, который ранее сотрудничал с Броксом, рассказывает о проделанной кропотливой работе, благодаря которой микроскопические частицы докембрийской нефти были извлечены из сохранившихся загрязнений: «Я восхищен интуицией Джокена и его упорством, результат исследования показывает, как в конечном итоге вознаграждается пристальное внимание к деталям.»
При этом ученый не считает историю законченной. Как и его коллега Ник Баттерфилд из Кембриджского университета, который не согласен с выводами, полученными в результате исследования.
Он считает, что Брокс путает причину и следствие: «Нашествие водорослей не могло вызвать рост популяции животных. Не существует никаких доказательств того, что эволюции животных мешал недостаток пищи. Напротив, распространение животных организмов — губки, если быть точным — создало благоприятные экологические условия для водорослей.»
Полемика Брокса и Баттерфилда продолжилась на этой неделе в ходе конференции Голдсмита в Париже. Брокс настаивает на том, что взрывной рост водорослей 650 миллионов лет назад дал сильнейший толчок для «гонки вооружений», в ходе которой крупные живые организмы, черпающие жизненно важные ресурсы из океанских недр, сами становились пищей для еще более крупных, способствуя их развитию.
Результатом этого сложного процесса стало многообразие видов, которое мы наблюдаем сегодня.
