Органический мир докембрия кратко

Обновлено: 07.07.2024

Доке́мбрийский период, или криптозо́й (от греч. κρυπτός kryptós — скрытный и греч. ζωή, zoe — жизнь) — общее название той части геологической истории Земли, которая предшествовала началу кембрийского периода (раньше 500 млн лет), когда возникла масса организмов, оставляющих ископаемые остатки в осадочных породах.

На докембрий приходится большая часть геологической истории Земли — около 3,8 млрд лет. При этом его хронология разработана гораздо хуже, чем последовавшего за ним фанерозоя. Причина этого в том, что органические остатки в докембрийских отложениях встречаются крайне редко, что является одной из отличительных особенностей этих древнейших геологических образований. Поэтому палеонтологический метод изучения неприменим для докембрийских толщ.

Интенсивное изучение геологической истории докембрия началось в конце XX века, в связи с появлением мощных методов изотопной геохронологии.

Стратиграфическое деление докембрия было предметом многочисленных споров. Обычно он делится на протерозой и архей. В 90-х годах Стратиграфической комиссией была принята единая временная шкала докембрия, однако она вызывает много споров.

Породы докембрия выходят на земную поверхность на кристаллических щитах и слагают фундамент платформ. Очень часто они претерпевали несколько этапов сильных деформаций, метаморфизма, внедрения расплавов и частичного плавления. Расшифровка таких событий представляет собой весьма сложную задачу, и геология докембрия считается специалистами одной из сложнейших областей геологии.

Содержание

Органический мир архейской эры

Органические остатки в архейских отложениях почти не встречаются, однако из этого не следует, что животные и растения в архейской эре вообще не существовали. Считают, что в архее, по крайней мере в конце, на земном шаре обитали одноклеточные, а может быть и многоклеточные организмы, не имевшие минерального скелета, который мог бы сохраниться в ископаемом состоянии до наших дней.

Органический мир протерозойской эры

В протерозейских отложениях органические остатки встречаются намного чаще, чем в архейских. Они представлены известковыми выделениями синезелёных водорослей, ходами червей, остатками кишечнополостных. Кроме известковых водорослей, к числу древнейших растительных остатков относятся скопления графито-углистого вещества, образовавшегося в результате разложения Corycium enigmaticum. В кремнистых сланцах железорудной формации Канады найдены нитевидные водоросли, грибные нити и формы, близкие современным кокколитофоридам. В железистых кварцитах Северной Америки и Сибири обнаружены железистые продукты жизнедеятельности бактерий.

Учёные-докембристы

В течение длительного времени единственным в мире специализированным научным учреждением по изучению докембрия был созданный в Ленинграде в 1967 году на базе Лаборатории геологии и геохронологии докембрия АН СССР Институт геологии и геохронологии докембрия (ИГГД). Основателями института, чьи исследования, легли в основу изучения докембрия, были А. А. Полканов, Э. К. Герлинг, С. В. Обручев, Н. А. Елисеев, В. А. Николаев, Н. Г. Судовиков, К. О. Кратц, Б. В. Тимофеев.

Также ведущая роль в выделении и разработке стратиграфии рифея и венда принадлежит советским учёным-академикам Н. С. Шатскому, Б. С. Соколову и др.

Литература

  • Стратиграфия и корреляция докембрия. М.-Л., 1960.
  • Стратиграфия позднего докембрия и кембрия. М., 1960.
  • Михайлов Д. Зал ученого совета. Выдающиеся ученые докембристы. СПб., 2006. — 242 с.
  • Иорданский Н. Н. Развитие жизни на земле. — М .: Просвещение, 1981.
  • Короновский Н.В., Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. Историческая геология : Учебник. — М .: Академия, 2006.
  • Ушаков С.А., Ясаманов Н.А. Дрейф материков и климаты Земли. — М .: Мысль, 1984.
  • Ясаманов Н.А. Древние климаты Земли. — Л. : Гидрометеоиздат, 1985.
  • Ясаманов Н.А. Популярная палеогеография. — М .: Мысль, 1985.

Ссылки

Дк Кембрий Ордовик Сил. Девон Карбон Пер. Триас Юра Мел Палеог. Нг Чт
542 488 443 416 359 299 251 200 146 66 23 2
◄ млн. лет назад

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Докембрий" в других словарях:

ДОКЕМБРИЙ — (криптозой, криптозойский эон), древнейшие толщи земной коры, образование которых предшествовало кембрию, и соответствующий им промежуток времени, составляющий 6/7 геологической истории Земли (смотри геохронология). Продолжительность свыше 3,5… … Современная энциклопедия

ДОКЕМБРИЙ — древнейшие толщи земной коры, образование которых предшествовало кембрийскому периоду, и соответствующий им промежуток времени, составляющий 6/7 геологической истории Земли. Продолжительность св. 3,5 млрд. лет. Подразделяется на архей и… … Большой Энциклопедический словарь

Докембрий — совокупность архейских и протерозойских п., а также промежуток времени порядка 3,3 млрд. лет, предшествовавший в истории Земли палеозойской эре (кембрийскому периоду). Иногда называется криптозой. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра.… … Геологическая энциклопедия

Докембрий — (криптозой, криптозойский эон), древнейшие толщи земной коры, образование которых предшествовало кембрию, и соответствующий им промежуток времени, составляющий 6/7 геологической истории Земли (смотри геохронология). Продолжительность свыше 3,5… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ДОКЕМБРИЙ — ДОКЕМБРИЙ, древнейший и самый длительный из разделов ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ЛЕТОСЧИСЛЕНИЯ в истории Земли, предшествующий первому периоду ПАЛЕОЗОЙСКОЙ ЭРЫ ФАНЕРОЗОЯ КЕМБРИЮ. Начинается с формирования Земли около 4,6 млрд. лет назад и заканчивается… … Научно-технический энциклопедический словарь

докембрий — сущ., кол во синонимов: 2 • криптозой (3) • период (95) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Докембрий — Совокупность горных пород древнее 570 млн. лет, а также промежуток времени, длительность которого составляет не менее 3,3 млрд. лет (от 3700 до 570 млн. лет) (син. криптозой). [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный… … Справочник технического переводчика

докембрий — Все геологическое время, предшествовавшее кембрию (палеозою, фанерозою), и соответствующие ему толщи горных пород, лишенные явных остатков скелетной фауны, продолжавшееся до 4 млрд лет и завершившееся 570 млн лет назад, подразделяется на архей и… … Словарь по географии

ДОКЕ́МБРИЙ, на­зва­ние час­ти гео­ло­гич. ис­то­рии Зем­ли, пред­ше­ст­вую­щей кем­брий­ско­му пе­рио­ду, а так­же ком­плек­са об­ра­зо­вав­ших­ся за это вре­мя гор­ных по­род. Про­дол­жи­тель­ность Д. ок. 3,5 млрд. лет, что со­став­ля­ет 86% всей гео­ло­гич. ис­то­рии Зем­ли. Са­мый древ­ний воз­раст (4,4–4,2 млрд. лет) име­ют об­ло­моч­ные ми­не­ра­лы цир­ко­ны в квар­ци­тах рай­она Джэк-Хилс (кра­тон Йил­гарн, Зап. Ав­ст­ра­лия). Воз­раст наи­бо­лее древ­них из да­ти­ро­ван­ных до­кем­брий­ских по­род – гней­сов Ака­ста кра­то­на Слейв Ка­над­ско­го щи­та 3,9–4 млрд. лет.

Кузнецов А.Б

О том, чем интересен докембрий и почему современная геологическая картина мира так схожа с периодом кембрийского взрыва, рассказал директор Института геологии и геохронологии докембрия РАН (Санкт-Петербург) член-корреспондент РАН Антон Борисович Кузнецов.

В докембрии на нашей планете появились земная кора, океаны, свободный кислород, возникли первые живые организмы

В докембрии на нашей планете появились земная кора, океаны, свободный кислород, возникли первые живые организмы

— Антон Борисович, чем уникален докембрий?

— Докембрий — самый продолжительный период геологической истории Земли, он длился более 4 млрд лет. Можно сказать, это была эпоха становления Земли, подготовка планеты к заселению открытой жизнью. Твердая геологическая оболочка появилась на поверхности Земли около 4,2 млрд лет назад. С тех пора земная кора начала свою эволюцию, которая продолжается по сей день. Именно в докембрии появились крупные континенты, которые впоследствии разрастались, соединялись друг с другом, расползались и скучивались вновь. Также в раннем докембрии (архее) сформировался океан. Вначале появились бактерии и прокаритоты (безъядерные одноклеточные организмы), которые могли жить в сероводородной среде. Затем — эукариты, которые со временем инкорпорировали в себя хлорофилл, что позволило им освоить процесс фотосинтеза и генерировать кислород. В результате этого на Земле произошла кислородная революция, появился свободный кислород, которым смогли дышать первые организмы, заселившие сначала океан, а потом и сушу. С геологической точки зрения докембрий интересен тем, что в этот период сформировались самые крупные месторождения полезных ископаемых, в частности 80% всего добываемого золота, огромные запасы железной руды. Все значительные залежи неметаллических полезных ископаемых, таких как магнезиты, сидериты хемогенного происхождения и т.д., образовались в докембрии. Появление кислорода стало одной из причин первого крупного оледенения 2,4 млрд лет назад, накануне экспансии строматолитов (цианобактериальных микрорганизмов) в мелководные моря всех континентов. Оледенения стали своеобразными маркерами, реперными точками, после которых происходил очередной скачок в эволюции жизни на Земле. Вторая крупная эпоха оледенений произошла уже в конце докембрия, накануне нового эволюционного витка — экспансии многоклеточных.

— На сколько геохронологических частей можно разделить докембрий?

— В современной шкале он делится на несколько частей в миллиардах лет: гадей (до 4,0), архей (4,0–2,5), палеопротерозой (2,5–1,6), мезопротерозой (1,6–1,0) и неопротерозой (1,0–0,5). Одну из этих частей, так называемый гадей, ученые стали выделять совсем недавно. Это та загадочная эпоха, по следам которой мы не имеем вообще ни одной горной породы, не можем пощупать ее руками, как говорят геологи. Следы этого периода геологической жизни мы получаем только благодаря изучению ископаемых изотопно-геохимическими методами
Первые породы, которые в докембрии мы уже можем потрогать, появились примерно в палеоархее (от 3,6 до 3,2 млрд лет назад). Наиболее древние из этих пород — гнейсы Исуа, их возраст примерно 3,7 млрд лет. Примечательно, что эти породы имели осадочное, водное происхождение. Что это значит? Оказывается, у Земли 3,7 млрд лет назад уже существовала водная оболочка. Об этом же нам говорят самые древние карбонаты в Южной Африке возрастом 3,4 млрд лет. Интересно и то, откуда на Земле появилась вода. Благодаря изотопным методам сегодня мы уже узнаем, что примерно 10% земной воды имеют не местное происхождение: эта вода прилетела к нам вместе с ледяными глыбами из космоса.

— А оставшиеся 90% откуда взялись?

— Остальные 90% — это, конечно, продукты дегазации магмы (процесс отделения газов от магм), горячее ядро нашей планеты. В реальности мы не можем увидеть магму, которая находится очень глубоко. Но о ее составе мы можем судить по каменным ксенолитам, выброшенным на поверхность кимберлитовыми трубками, а также по составу лавы современных и докембрийских вулканов. Так вот, количество минерально связанной и свободной воды в мантии достигает 0,2%. При этом архейские лавы коматиитов показывают, что количество воды в мантии 3,5–3,0 млрд лет назад было больше до 0,6%. Много это или мало? Если учитывать современную вулканическую активность, это 200–300 млн т воды в год, около десяти Химкинских водохранилищ. Магматическая оболочка нашей планеты прошла уникальную эволюцию, которую не прошла ни одна планета Солнечной системы. Взять хотя бы знаменитые граниты, которыми украшены набережные и метро нашего прекрасного города Санкт-Петербурга и станции метрополитена многих других городов России. Ведь таких пород нет ни на Марсе, ни на Венере, ни на других планетах Солнечной системы! Дело в том, что только благодаря горячему ядру и миллиардам лет конвекции магмы смогла состояться эволюция этого вещества от ультраосновного состава до кислого; то есть произошла выплавка земной коры, которая стала потом основой наших континентов. В ходе частичной переплавки уже выплавленного материала произошло обогащение коры калием и кварцем. Привычные для нас красивейшие друзы кварца также не встречаются ни на одной из соседних планет. С геологической точки зрения Марс и Луна остановили свое развитие на границе архея-протерозоя.

— Расскажите, пожалуйста, подробнее о формировании континентов в докембрии.

— В истории Земли было несколько эпох суперконтинентального развития. В докембрии выделяют четыре крупные эпохи формирования континентов. Образование континентов — очень интересный процесс, поскольку континенты на поверхности нашей планеты — словно живая ткань: фрагменты коры то сходились вместе, то расходились в разные стороны. В докембрии было четыре крупных суперконтинента, в это время отдельные крохотные острова собирались вместе. Суперконтинентальные эпохи совпадают с подразделениями докембрия. Самый крупный и наиболее известный континент образовался на границе архея и протерозоя, то есть 2,5 млрд лет назад. Название этого суперконтинента — Кенорленд, или Склавия. После его ­распада на границе палеопротерозоя и мезопротерозоя, около 1,6 млрд лет назад, в результате свекофенской орогении собрался суперконтинент Нуна (Колумбия). Кстати, именно в эту эпоху соединились в единую плиту Фенно-Карелия, Волго-Уралия и Воронеж-Сарматия. Примерно 1 млрд лет назад в ходе глобальной гренвильской орогении образовался новый огромный суперконтинент Родиния. Он собрал все континентальные фрагменты, находящиеся на поверхности Земли. Само название — Родиния — было дано оттого, что этот огромный континент стал как бы прародителем всех остальных континентов, образовавшихся уже в фанерозое и палеозое (около 541 млн лет назад). В течение последующих нескольких сотен миллионов лет, накануне кембрийского взрыва, образовался новый суперконтинент Гондвана, или Паннотия.

Микрофоссилии, населявшие древние моря 640–540 млн лет назад накануне кембрийского взрыва. Коллекция Е.Ю. Голубковой, ИГГД РАН.

Микрофоссилии, населявшие древние моря 640–540 млн лет назад накануне кембрийского взрыва. Коллекция Е.Ю. Голубковой, ИГГД РАН.

— Если бы у нас с вами была машина времени и мы бы перенеслись в самое начало докембрия, то какой пейзаж увидели?

— Если удалось бы перенестись в гадей, мы бы увидели там бесконечные лавовые потоки и бурлящее море магмы вместо воды. В начале архея на Землю обрушился метеоритный дождь, который шел в течение нескольких миллионов лет, и суша стала выглядеть как поверхность Луны. В позднем архее появился океан, который был похож на кипящие термальные источники с ядовитыми испарениями. С появлением кислорода и экспансией цианобактерий в протерозое моря превратились в мутный зеленый бульон, похожий на болота. Суша была похожа на современные пустыни, над которыми неслись пыльные бури. Ближе к концу докембрия, в криогении, Земля на несколько десятков миллионов лет покрылась ­многокилометровыми ледниками, которые простирались от полюсов до тропических широт. Одним словом, ни травинки, ни деревца, ни пения птиц.

— Последним этапом в хронологии докембрия был эдиакарий. Его часто сравнивают с библейским Эдемом. Почему?

— Эдиакарий действительно называют эдаким райским садом. Дело в том, что в это время на Земле практически не было явных хищников, которые бы поедали живые организмы. В эдиакарии жили крупные многоклеточные мягкотелые организмы (похожие на лепешки), которые заселили все дно мелководных бассейнов и питались бактериальными матами (строматолитами). Эти бассейны, что интересно, были не совсем морскими, а находились в устьях крупных рек, то есть это некие осолоненные водные бассейны.

— Жизнь, конечно, зародилась гораздо раньше эдиакария, но так называемые видимые многоклеточные организмы, вероятно, появились именно в эдиакарии. Если мы говорим об эдиакарской фауне, то ее представители действительно предпочитали жить в мелких прудах, устьях. Почему именно там? Для таких организмов было важно, чтобы в зоне их обитания не было каких-то сильно приливно-отливных воздействий, чтобы их не уносило в океан, чтобы была спокойная гидродинамика. Эти древние животные ползали, как современные медузы, и собирали пищу со дна, однако жизнь их длилась недолго, поскольку вскоре, около 540 млн лет назад, появились новые организмы, которые их, попросту говоря, съели. Но это уже принципиально новая веха в истории Земли, которая называется кембрием.

— Как современная наука объясняет кембрийский взрыв, когда на Земле произошел невиданно резкий рост биоразнообразия? Это как-то связано с уровнем кислорода на планете в тот период?

— Безусловно, проблема кислорода играет здесь очень важную роль. Как раз после криогения, крупной ледниковой эпохи в конце докембрия (635–720 млн лет назад), в результате таяния ледников произошло необычное событие: океан полностью перемешался и исчезли его стратифицированные бескислородные оазисы, то есть океанские воды полностью насытились кислородом, вплоть до глубинных слоев. А ведь до этого, в докембрии, начиная от появления кислорода в морской воде примерно 2,5 млрд лет назад, он насыщал лишь поверхностный слой океана. Получается, что после неопротерозойских оледенений, накануне кембрийского взрыва, наш океан впервые насытился кислородом. Кроме того, ледниковые воды размыли большие площади суши, в результате чего океан обогатился огромным количеством питательных веществ — нутриентов, что также спровоцировало эволюционный скачок. Во многих геологических разрезах, где присутствуют докембрийские породы, непосредственно перед появлением слоев с кембрийской жизнью, с кембрийской фауной мы наблюдаем слои, в которых явно присутствуют метки, указывающие на то, что количество кислорода в осадочных бассейнах увеличилось. Это демонстрирует очевидную связь уровня кислорода и кембрийского взрыва. Подобные геологические разрезы есть в разных местах земного шара: в Австралии, Африке, Северной Америке, Центральной Азии и на Восточно-Европейской платформе. В России такие разрезы мы находим в Архангельской области, Якутии и в других регионах.

Отпечатки следов ползания древних организмов. Вероятно, Helminthoida

Отпечатки следов ползания древних организмов. Вероятно, Helminthoida

Баянгольская свита, Монголия. Фото: А.Б. Кузнецов, 2013 г.

— В чем особенность кембрийского периода? Были у вас свои находки, связанные с кембрийским взрывом?

Отложенный триумф


Зарисовка эдиакарского сообщества, существовашего примерно 560 миллионов лет назад. Огромное плоское существо — дикинсония, рядом с ней две похожие на трилобитов сприггины, рядом с левой сприггиной примитивный моллюск — предвестник перемен. Сидячий образ жизни демонстрируют голубые чарнии, розовые свартпунтии и желтые эрниетты. Цвета, разумеется, условные. Источник: John Sibbick

В качестве ключевого фактора долгое время рассматривался кислород. Всем известным животным вроде бы нужно много этого газа. Нет кислорода — нет и животных. Со временем, однако, ситуация встала с ног на голову. Когда начали пристально изучать примитивные группы организмов, губок и гребневиков, помещая их в обедненную кислородом воду, оказалось, что его концентрация всего в 0,5 % от нормального уровня ничуть не мешает им жить и размножаться.

Затем выяснилось, что отношения животных с кислородом вообще крайне деликатные и тонко настроенные: для нормального развития тканей большинству групп необходима гипоксия! Получается, что предок всех животных обитал в водах, кислородом весьма бедных.

Если сравнивать последовательности ДНК, то выходит, что это существо жило около 800 миллионов лет назад. Где же ископаемые останки его непосредственных потомков? Нынешняя обобщенная точка зрения на архитекторов кембрия, живших в эпоху докембрия, заключается в том, что моллюски, черви, предки членистоногих и хордовых были вынуждены жить на бедных кислородом и малопродуктивных равнинах. Такой скудный образ жизни не предполагает наличия скелета или большого размера организмов, а значит, вероятность сохраниться в летописи резко уменьшается. А биотопы побогаче были заняты их удивительной родней, которую назвали вендобионтами.

Эпоха дисков и перьев


Дикинсония. Источник: Scientific American

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.

Существовали сидячие, ползающие и плавающие формы, гигантские (больше метра в длину) и микроскопические. Ни у кого не обнаружено ни рта, ни органов чувств (впрочем, последнее можно объяснить плохой сохранностью останков).

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.

Может быть интересно

Запечатленные в пирите

Согласно пояснению авторов находок, вещество, из которого состояли макроскопические организмы, после их гибели было замещено пиритом благодаря бактериям — сульфат-редукторам. Обнаруженные отпечатки трехмерные, и основной аргумент в пользу того, что это окаменелости, — их форма и строение, в том числе внутреннее.

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.


Обогащение кислородом земной атмосферы. По осям справа — содержание кислорода в долях современного, внизу — время в миллиардах лет назад. Красноватая полоса — классические представления, голубоватая — современные, зеленая полоса указывает на временной диапазон возникновения фотосинтеза (самые последние данные указывают на еще более раннее возникновение), стрелки — на эпизодические выбросы кислорода. В квадраты обведены самые проблематичные для расшифровки эпизоды. Источник: Lyons et al. 2014

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.

История сложных экосистем, образованных многоклеточными организмами, могла двигаться робкими шагами и выглядеть как возникающие то тут, то там первые сады, прежде чем в эдиакарском периоде был сделан решительный и окончательный шаг.

Но, быть может, жизнь лучше нас придумала, как преодолеть этот барьер?

Ингредиенты для взрыва

Говорим многоклеточные — подразумеваем животные, растения и грибы, верно? Не так быстро.

Во-вторых, если мы не будем проводить различия между сложно устроенной колонией и особью и включим в категорию многоклеточных все ветви Древа Жизни, которые хотя бы иногда и в течение недолгого времени проходят через такую фазу (в конце концов, наш собственный организм развивается из одной-единственной клетки), то крупных таксономических групп, независимо приобретших этот признак, получается неприлично много — около 25.

Даже у некоторых амеб и бактерий есть очень нетривиальные, да еще и сменяющиеся в ходе жизненного цикла многоклеточные формы, которые демонстрируют разделение труда, межклеточную коммуникацию, согласованное движение и многие другие интересные механизмы. Эта многоклеточность вдобавок может быть очень древней.

Большое количество случаев перехода к многоклеточности, их разнообразие и разнесенность во времени заставляют некоторых биологов сомневаться в том, что это такой уж масштабный процесс, влекущий генетическую перестройку, или что существуют некие общие ограничения для этого перехода, например необходимость митохондрий. Так или иначе, но подтвердить многоклеточную природу франсвильских организмов смогут лишь те новые находки, которые позволят изучить их строение на клеточном уровне.

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.

В раковых клетках могут экспрессироваться целые комплексы древних генов, доставшихся животным от одноклеточных предков, при подавлении экспрессии чисто животных генов.

Понимание обеих совокупностей напрямую влияет на эффективность методов терапии, которые работают на генетическом уровне. Важно и то, в какой обстановке произошел переход к многоклеточности: играл ли роль кислород или нет, и какую?

Может быть интересно

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?

Отложенный триумф


Зарисовка эдиакарского сообщества, существовашего примерно 560 миллионов лет назад. Огромное плоское существо — дикинсония, рядом с ней две похожие на трилобитов сприггины, рядом с левой сприггиной примитивный моллюск — предвестник перемен. Сидячий образ жизни демонстрируют голубые чарнии, розовые свартпунтии и желтые эрниетты. Цвета, разумеется, условные. Источник: John Sibbick

В качестве ключевого фактора долгое время рассматривался кислород. Всем известным животным вроде бы нужно много этого газа. Нет кислорода — нет и животных. Со временем, однако, ситуация встала с ног на голову. Когда начали пристально изучать примитивные группы организмов, губок и гребневиков, помещая их в обедненную кислородом воду, оказалось, что его концентрация всего в 0,5 % от нормального уровня ничуть не мешает им жить и размножаться.

Затем выяснилось, что отношения животных с кислородом вообще крайне деликатные и тонко настроенные: для нормального развития тканей большинству групп необходима гипоксия! Получается, что предок всех животных обитал в водах, кислородом весьма бедных.

Если сравнивать последовательности ДНК, то выходит, что это существо жило около 800 миллионов лет назад. Где же ископаемые останки его непосредственных потомков? Нынешняя обобщенная точка зрения на архитекторов кембрия, живших в эпоху докембрия, заключается в том, что моллюски, черви, предки членистоногих и хордовых были вынуждены жить на бедных кислородом и малопродуктивных равнинах. Такой скудный образ жизни не предполагает наличия скелета или большого размера организмов, а значит, вероятность сохраниться в летописи резко уменьшается. А биотопы побогаче были заняты их удивительной родней, которую назвали вендобионтами.

Эпоха дисков и перьев


Дикинсония. Источник: Scientific American

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.

Существовали сидячие, ползающие и плавающие формы, гигантские (больше метра в длину) и микроскопические. Ни у кого не обнаружено ни рта, ни органов чувств (впрочем, последнее можно объяснить плохой сохранностью останков).

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.

Может быть интересно

Запечатленные в пирите

Согласно пояснению авторов находок, вещество, из которого состояли макроскопические организмы, после их гибели было замещено пиритом благодаря бактериям — сульфат-редукторам. Обнаруженные отпечатки трехмерные, и основной аргумент в пользу того, что это окаменелости, — их форма и строение, в том числе внутреннее.

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.


Обогащение кислородом земной атмосферы. По осям справа — содержание кислорода в долях современного, внизу — время в миллиардах лет назад. Красноватая полоса — классические представления, голубоватая — современные, зеленая полоса указывает на временной диапазон возникновения фотосинтеза (самые последние данные указывают на еще более раннее возникновение), стрелки — на эпизодические выбросы кислорода. В квадраты обведены самые проблематичные для расшифровки эпизоды. Источник: Lyons et al. 2014

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.

История сложных экосистем, образованных многоклеточными организмами, могла двигаться робкими шагами и выглядеть как возникающие то тут, то там первые сады, прежде чем в эдиакарском периоде был сделан решительный и окончательный шаг.

Но, быть может, жизнь лучше нас придумала, как преодолеть этот барьер?

Ингредиенты для взрыва

Говорим многоклеточные — подразумеваем животные, растения и грибы, верно? Не так быстро.

Во-вторых, если мы не будем проводить различия между сложно устроенной колонией и особью и включим в категорию многоклеточных все ветви Древа Жизни, которые хотя бы иногда и в течение недолгого времени проходят через такую фазу (в конце концов, наш собственный организм развивается из одной-единственной клетки), то крупных таксономических групп, независимо приобретших этот признак, получается неприлично много — около 25.

Даже у некоторых амеб и бактерий есть очень нетривиальные, да еще и сменяющиеся в ходе жизненного цикла многоклеточные формы, которые демонстрируют разделение труда, межклеточную коммуникацию, согласованное движение и многие другие интересные механизмы. Эта многоклеточность вдобавок может быть очень древней.

Большое количество случаев перехода к многоклеточности, их разнообразие и разнесенность во времени заставляют некоторых биологов сомневаться в том, что это такой уж масштабный процесс, влекущий генетическую перестройку, или что существуют некие общие ограничения для этого перехода, например необходимость митохондрий. Так или иначе, но подтвердить многоклеточную природу франсвильских организмов смогут лишь те новые находки, которые позволят изучить их строение на клеточном уровне.

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.

В раковых клетках могут экспрессироваться целые комплексы древних генов, доставшихся животным от одноклеточных предков, при подавлении экспрессии чисто животных генов.

Понимание обеих совокупностей напрямую влияет на эффективность методов терапии, которые работают на генетическом уровне. Важно и то, в какой обстановке произошел переход к многоклеточности: играл ли роль кислород или нет, и какую?

Может быть интересно

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?

Читайте также: