Kas buvo gyvybė Žemėje prieš milijonus metų?

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Staigus biologinių rūšių skaičiaus padidėjimas, vadinamas „kambro sprogimu“, atvėrė fanerozojų – „aiškios gyvybės“eoną. Tačiau „slaptas“gyvenimas ankstesnėje epochoje taip pat buvo labai įvairus, davęs pradžią, be kita ko, gigantiškas formas. Atrasti šios neįtikėtinai senovės faunos paslaptis tapo įmanoma dėl Rusijoje padarytų atradimų.

Pirmieji makroskopinių minkštakūnių daugialąsčių būtybių pėdsakai, kuriuos būtų galima kruopščiai priskirti Prekambrui, buvo aptikti 1860-aisiais Niufaundlendo regione. XX amžiuje reikšmingi radiniai buvo rasti Namibijoje ir Australijoje. Mūsų šalies teritorijoje buvo rasta atskirų fosilijų, išgautų iš šulinių (Ukraina, Krymas, Uralas).

Tai buvo smulkūs atspaudai, primenantys arba diskus, arba paplotėlius, kurie net nebuvo iš karto atpažinti kaip gyvų būtybių atspaudai: kai kurie manė, kad kalbame apie geologinių procesų pėdsakus. Bėda ta, kad iš pradžių nebuvo įmanoma patikimai nustatyti uolos amžiaus, o kai kurie tyrinėtojai radinius priskyrė kambrui, silūrui ar ordovikui.

Tikrumas atsirado tik 1957 m., kai Didžiojoje Britanijoje aptiktos būtybės, vadinamos charnia, atspaudai buvo vienareikšmiškai datuojami ikikambro epocha.

Įdomus ne tik pats nemažos prekambro gyvūnų grupės liekanų radimo faktas, bet ir tai, kad jų išvaizda ir sandara pasirodė itin neįprasta, tarsi būtų kalbama apie svetimą gyvybę. Tačiau ši gyvybė, vadinama Vendian, arba Ediacaran, biota, tapo pirmuoju masiniu daugialąsčių organizmų, gyvenusių vandenyne daugiau nei prieš 600 milijonų metų, iškastiniuose šaltiniuose.

Plačiausios ir unikaliausios Vendijos faunos pėdsakų vietos istorija prasidėjo 1972 m., kai studentas-stažuotojas A. V. Stepanovas Onegos pusiasalyje prie Syuzmos upės žiočių (Archangelsko sritis) aptiko keletą organizmų pėdsakų ir radinį pristatė į ANSSSR Geologijos institutas.

Instituto darbuotojas profesorius B. M. Kelleris ištyrė atspaudus ir pastebėjo jų panašumą su Prekambrijos faunos atspaudais iš Namibijos. Netrukus ekspedicija buvo išsiųsta į Baltosios jūros pakrantes, prie Syuzmos krūmų. Studento rastų radinių vietoje nieko rasti nepavyko, tačiau apie penkis kilometrus aukštyn upe ekspedicija sutiko atodangą stačiame krante.

Ant išsikišusių smiltainio luitų rasta naujų atspaudų. Kitais metais prie stačios 15 metrų atradėjų „sienos“buvo pakeista nauja ekspedicija, kurioje dalyvavo N. M. Chumakovas ir šių eilučių autorius.

Guli ir šliaužia

Viskas, ką žinome apie vendų fauną, atkeliavo pas mus plonų reljefų pavidalu smiltainio paviršiuje. Yra ir neigiamų, ir teigiamų šių būtybių atvaizdų.

Wendas buvo trijų spindulių simetrijos karalystė. Tribrachidiumas yra klasikinis tokios būtybės pavyzdys (nuotrauka žemiau). Nesant natūralių priešų (Vendų faunos atstovai vieni kitų nevalgė), tribrachidis ramiai gulėjo apačioje, o kad nepraleistų iš skirtingų pusių srovės atnešamų maistinių medžiagų mikrodalelių, įgavo tris burnos angas. Tada per tris žarnyno šakas maistas pateko į organizmą.

Kitą vendų gyvūnų tipą sudarė dvišalės struktūros organizmai, tačiau, skirtingai nei vėlesni gyvūnai, tokie kaip trilobitai, vendiškų būtybių dešinės ir kairės kūno dalys nepasižymėjo tobula simetrija.

Jiems buvo būdinga vadinamoji ganymo atspindžio simetrija, kai priešingi „spinduliai“yra išdėstyti vienas priešais kitą „šachmatų lentos“raštu. Apatinėje nuotraukoje rodomas Dikinsonijos gyvūno atspaudas. Kai kuriuose šio tipo organizmuose, pavyzdžiui, Andivoje, aiškiai matoma cefalizacija - galvos srities izoliacija, tikriausiai su jautriomis ląstelėmis.

Apsaugotas ledo ir kreidos

Uola ant upės kranto mums tapo langu į neįsivaizduojamai tolimą praeitį. Kelis metus iš eilės ten atvažiuodavau ir kasmet padovanodavau mums naujų radinių. Pavasarį tirpstantis ledas nuo pakrantės išplėšė naujas smėlio plokštes su vendų eros įspaudais. Visa tai buvo pirmas kartas Rusijoje – tokiu kiekiu, tokiu sudėtingumu ir tokia įvairove.

Atrodė, kad po neįtikėtinos mokslinės sėkmės buvo sunku tikėtis kažko daugiau. Bet vis dėlto nusprendėme apsidairyti: Baltoji jūra didelė – staiga jos pakrantėse atsiras naujų perspektyvių vietų. Pasirinkimas krito į Žiemos kalnus, esančius apie 200 km jūros kelio nuo Syuzmos. Čia atodangos buvo ne 10-15 m aukščio upės kranto gabalas, o į paviršių išsikišusios apie 120 m storio molio ir smiltainio sluoksnių nuosėdos. Dar 700 jos nukeliavo į žemės gelmes. m.

Erai, kurioje gyvename, būdingas neįprastai žemas vandenyno lygis: didelį vandens kiekį suriša poliarinės kepurės. Šiltesniais ir ilgesniais laikais vandens buvo tiek daug, kad tarp dabartinių Juodosios ir Baltosios jūrų nebuvo sausumos.

Linkėjimai nuo protėvių

Viena perspektyviausių hipotezių yra susijusi su Vendijos gyvūnu, vadinamu Ausia fenestrata – nuo Baltosios jūros krantų iš jo atkeliavo tik 2 atspaudai (dar du panašūs atspaudai rasti Namibijoje).

Fenestrata reiškia „fenestruota“, ir iš tiesų, remiantis atspaudais, šio gyvūno išvaizda iš pradžių buvo atkurta kaip maišelis, kurio paviršius išmargintas didelėmis skylutėmis. Tai atrodė kaip kempinė, tačiau skylių dydis nelabai atitiko šią hipotezę. Vėliau kilo kita mintis: o jeigu atspaudas neišlaikys visos gyvūno išvaizdos, o tik jo dalį? Maišas su „langais“stulbinamai priminė žiaunų krepšį iš chordatų kaip ascidijos, priklausančių tunicata tipui (tunikatai).

Tunikatuose krepšys yra viduje, padengtas tuniką primenančiu apvalkalu, susidedančiu iš medžiagos, panašios į celiuliozę. Ascidijos yra susijusios su lanceletais - primityviais chordatiniais gyvūnais, kurie randami visų stuburinių gyvūnų, įskaitant, žinoma, žmones, medžio apačioje.

Taigi, jei hipotezė dėl Ausia fenestrata giminystės su gaubtagyviais yra teisinga, tai reiškia, kad 550 mln. metų amžiaus nuosėdose apčiuopiame evoliucinę atšaką, einnčią nuo Vendijos faunos iki žmonių.

O prieš 25 000 metų Rusijos lyguma iki Kijevo platumos buvo padengta ledu – tai buvo didžiulė masė, kuri nuolat šąla iš viršaus. Ir žemės pluta pradėjo linkti nuo ledo svorio. Ledui pasitraukus prasidėjo atvirkštinis procesas: tarsi „pavasarėjant“pluta ėmė veržtis į viršų, pakeldama į dangų senovės vandenynų dugną.

Žiemos kalnai, į kuriuos atvykome, vis dar kyla aukštyn, keldami vis aukštesnius ir aukštesnius dugne susikaupusius molio ir smėlio sluoksnius. O štai kas įdomu: vietomis beveik kilometrų ilgio šių telkinių sluoksniai yra perverti kimberlito vamzdžiais – angomis, per kurias į paviršių išbėgo magma.

Šios angos užpildytos iš dalies perlydyta, iš dalies pakeista senovine medžiaga. O jame, kaip bebūtų keista, yra klinčių luitai, kurių rajone nėra. O blokuose – fosilijos su Kambro ir Ordoviko fauna. Iš kur visa tai?

Atsakymas pasirodė paprastas: virš molio-smėlio sluoksnių per milijonus metų kaupėsi kitos vėlesnių vandenynų nuosėdos, tačiau visos šios nuosėdos vėliau buvo suvalgytos, išsaugant atskirus kalkingo dugno fragmentus kimberlito vamzdžiuose. Po ugnikalnio sprogimo ten nukrito kalkakmenio gabalai. Sunaikinusi Kambro ir Ordoviko jūrų dugno nuosėdas, gamta mums apnuogino Prekambro vandenyno nuosėdas.

Be to, dėl to, kad šiuos telkinius milijonus metų dengė kitos uolienos, senovės sluoksniai, kuriuose kaitaliojasi molis ir smiltainis, yra labai švieži: molis neprarado savo elastingumo, nėra stiprių deformacijų pėdsakų, todėl. Žiemos kalnai tapo unikalia vieta su plonais ir aiškiais Vendijos faunos atspaudais.

Ascidija ir jos „krepšelis“

Laužas kaip žinių įrankis

Kai pradėjome tyrinėti vendų biotą (beje, terminą „vendų“dar 1952 m. pasiūlė akademikas B. S. Sokolovas), turėjome vos kelis šių paslaptingų gyvūnų atspaudų pavyzdžius. Šiandien net 10-ajame dešimtmetyje nenutrūkusių ekspedicijų į Žiemos kalnus dėka Rusijoje surinkta apie 10 000 mėginių, o juos aprašant prioritetas priklauso Rusijos paleontologams.

Tai pasaulinės reikšmės kolekcija, apimanti visų pirma tų gyvūnų egzempliorius, kurių atspaudai taip pat buvo rasti Niufaundlende, Urale, Australijoje ir Namibijoje.

Kaip veikia pirštų atspaudų paieška? Uolos aukštyje kyšo smiltainio plokštė. Neaišku, ar ant jo yra kažkas, ar ne. Norint tai išsiaiškinti, reikia laužtuvais ir kastuvais pašalinti kelias tonas nuosėdų ir atlaisvinti dalį plokštės paviršiaus. Tada plokštė suskaldoma ir po gabalo nuleidžiama žemyn.

Sunkūs smiltainio blokai turi būti tempiami ant nugaros. Žemiau, krante, sunumeruoti ir sujungti plokštės fragmentai. Tada jie jį apverčia. Atspaudai, jei tokių yra, yra toje plokštės pusėje, kuri buvo nukreipta žemyn. Tačiau jų vis tiek nematyti, nes smiltainis padengtas moliu.

Dabar reikia labai atsargiai nuplauti molį šepetėliu ir vandeniu bei rasti norimus atspaudus. Radiniai turi būti fotografuojami besileidžiančios saulės spinduliuose, kad esant silpnam apšvietimui reljefas geriau atrodytų. Jau iš šios novelės aiškėja, kad mėginių ėmimas yra fiziškai sunkus darbas. Tačiau atšiaurios ekspedicijų sąlygos kompensuoja beprotišką jaudulį atradėjų, kurie turėjo progos pažvelgti į paslaptingą gyvybės Žemėje istorijos puslapį.

Neakivaizdybės pasaulyje

Paleontologai, dirbantys su fanerozojaus fauna, dažnai susiduria su tikromis fosilijomis – lukštais, lukštais, dantimis, kaulais, suakmenėjusiais kiaušiniais. Vendijos fauna gimė prieš aktyvios biomineralizacijos erą, būdingą Kambrui.

Dauguma šių keistų būtybių neturėjo nei griaučių, nei kietų kriauklių, nei kietų kriauklių. Jų kūnai buvo minkšti, dažnai panašūs į medūzas, o kelios rūšys puikavosi popieriniu plonu nugaros skydu arba vamzdiniu chitininiu apvalkalu.

Todėl vendų faunos specialistai užsiima tik reljefais ant cementuoto smėlio, kuris kadaise apgaubė želatininį kūną, kuris išnyko beveik be pėdsakų. Iš čia kyla neįtikėtinų sunkumų interpretuojant šiuos takelius. Štai tik keli pavyzdžiai.

Vienas iš būdingų atspaudų tipų yra vadinamieji radialiniai diskai. Iš pradžių jie buvo interpretuojami kaip į medūzas panašių organizmų pėdsakai, kurie gavo atitinkamus pavadinimus, tokius kaip „ciklomedusa“. Buvo manoma, kad šios medūzos neplaukė laisvai, o nuolat sėdėjo dugne (kaip kai kurios šiuolaikinės rūšys).

Toks aiškinimas vyravo tol, kol prie diskų ėmė rastis kai kurių būtybių, panašių į plunksną, atspaudų, po kurių buvo nupieštas visai kitas paveikslas: „ciklomedusa“tėra vadinamųjų prisitvirtinimo diskų pėdsakai. Organizmas vystėsi taip: lerva nugrimzdo į dugną, išaugo jos pagrindas, kuris pamažu buvo padengtas smėliu.

Ir jau iš pagrindo išaugo stiebas su šoninėmis šakomis, kurių pagalba gyvūnas maitinosi. Kai padaras mirė, disko įspaudas išliko dažniau nei stiebo įspaudas, nors pastarasis primityviajai faunai galėjo pasiekti ciklopinius dydžius - iki 3 m aukščio, o disko skersmuo - apie 1 m.

Kitas vadovėlio pavyzdys – Dikinsonija. Šios būtybės palikti atspaudai primena gysluotų augalų lapus. Tai gal tai augalas? Arba grybas? Ar kažkas kita? Jei tai gyvūnas, kur jam atsiveria burna, o kur išangė? Šių eilučių autorius gynė hipotezę, kad kalbame apie faunos atstovą, tačiau apie du dešimtmečius turėjau atsispirti daugelio kolegų nesusipratimams.

Vienas iš pagrindinių mano argumentų buvo susijęs su tuo, kad atspaudą, kurį mes linkę paimti viso gyvūno pėdsaku, iš tikrųjų sudaro tik plonas, popierių primenantis apvalkalas, per kurį "šviečia" vidinės struktūros elementai. “. Tuo pačiu metu yra keletas atspaudų, kurie aiškiai rodo, kad kažkas panašaus į aureolę, panašus į minkštųjų audinių atspaudą, tęsiasi už briaunelės zonos.

Tačiau galutinai įrodyti, kad Dikinsonija priklauso gyvūnams, pavyko tik tada, kai buvo rasti ir ištirti šių būtybių ropojančių pėdsakai. Judančio pilvo pėdsakai labiau neryškūs. Jei kelio pabaigoje Dikinsonija mirė, kriauklės pėdsakas visai kitoks – aiškus. Taigi, tai yra gyvūnas: jis judėjo savarankiškai, matyt, sugerdamas maistą iš apačios bakterijų pavidalu savo pilvo paviršiumi.

Fraktalų ir simetrijos keistenybės

Vienas iš pirmųjų vietinių mokslininkų aprašytų Vendijos faunos egzempliorių buvo vendijos. Atspaudas buvo rastas šulinyje Archangelsko srityje. Gyvūnas turėjo dvišalę, dvipusę kūno struktūrą su akivaizdžia segmentacija, dėl kurios šią būtybę buvo galima pavadinti net „nuogu trilobitu“(tikrieji trilobitai, kaip žinoma, atsirado Kambro amžiuje).

Tačiau net ir tada B. M. Kelleris pastebėjo, kad kairioji ir dešinioji segmentų dalys yra ne priešingos viena kitai, o tarsi šaškių lentos raštu. Šis reiškinys, kurį pavadinau „ganymo atspindžio simetrija“, pasirodė esąs labai paplitęs tarp Vendijos gyvūnų, o tai dar viena paslaptis, nes kambro zonoje nieko panašaus nepastebėta.

Matyt, tokia keista dvišalių būtybių simetrija siejama su kai kuriais organizmo augimo ir vystymosi ypatumais – galbūt čia buvo vadinamasis spiralinis augimas, būdingas, pavyzdžiui, augalams ir susidedantis iš kintamo vienos ar kitos grupės dalijimosi. ląstelių.

Rankomorfuose - į plunksnas panašiuose cyclomedusa tipo organizmuose (jie buvo aptarti aukščiau) - stebima ne tik žvilgančio atspindžio simetrija, bet ir struktūros fraktališkumas. Vamzdžiai tęsiasi nuo pagrindinio stiebo, kurie tada išsišakoja taip pat, ir vėl šakojasi naujos šakos.

Charnia yra viena iš seniai žinomų Vendijos faunos formų. Jis priklauso vadinamiesiems į plunksnas panašiems organizmams ir, greičiausiai, yra gyvūnas, kuris vedė prieraišų gyvenimo būdą. Charnia, kaip ir kai kurios kitos panašios formos, savo išvaizda priminė iš jūros dugno augančius paparčio krūmus.

Iš pagrindinio stiebo besitęsiantis indų išsišakojimas turėjo fraktalinę struktūrą, kuri yra vienas būdingų vendų faunai bruožų. Vendijoje taip pat būta vamzdinių būtybių, panašiai „laikančių“prie dugno.

Be dvišalių būtybių su slystančia atspindžio simetrija, vendiškoje kalboje pastebimi įdomūs organizmai su trijų spindulių simetrija, o tai taip pat netipiška vėlesnėms epochoms. Tai apima, pavyzdžiui, tribrachidiumą, kurio įspaudas primena apskritimu įbrėžtą trijų spindulių svastiką (greičiausiai tai yra virškinimo sistemos kanalų, vedančių į tris burnos angas, pėdsakai).

Tai taip pat apima ventogirus - tai kiaušiniški padarai su sudėtinga vidinių ertmių sistema, pagrįsta trimis kameromis.

Šalta milžinams

Kuo daugiau duomenų apie vendų faunos įvairovę pateikia fosilijų įrašai, tuo aštresnis yra Vendi biotos vietos evoliuciniame medyje klausimas. Kas buvo šios nuostabios vandens gyvybės protėviai ir ar galite rasti jos palikuonių tarp vėlesnių epochų gyvūnų?

Akivaizdu, kad Vendijos organizmai nebuvo pirmieji daugialąsčiai gyvūnai. Nacionaliniame ledynų parke Montanoje (JAV) ir Australijoje buvo aptiktos prieš 1600-1200 milijonų metų gyvenusių daugialąsčių būtybių atspaudų grandinės. Manoma, kad įspaudai, kurie atrodo kaip mažų karoliukų vėrinys, yra iš kolonijinio jūrų gyvūno, hidroidinio polipo tipo.

Ši gyvybė milijardu metų senesnė už vendiškąją, bet… jokių kitų ikivendiškų daugialąsčių organizmų pėdsakų, ypač kokių nors protėvių formų, dar nerasta. Tai verčia galvoti, kad galbūt gyvūnų daugialąsčių atsiradimas buvo ne vienkartinis evoliucinis šuolis, o tam tikra strategija. Pavyzdžiui, net ir šiandien yra keletas žiuželinių pirmuonių, kurie arba gyvena kaip atskiri vienaląsčiai organizmai, arba buriasi į kolonijas, kurios veikia kaip vienas organizmas. Jei kempinė įtrinama į atskiras sietelio ląsteles, ląstelės gali vėl susijungti.

Netgi buvo atliekami eksperimentai, kurių metu, pasikeitus aplinkos parametrams (temperatūrai, druskingumui), daugialąsčio organizmo embriono ląstelės suyra, tapdamos vienaląstės. Taigi, gali būti, kad nėra ištisinės daugialąsčių organizmų giminės iš „karoliukų“nuo Montanos iki Vendijos faunos, tačiau tarp jų gali būti vienaląsčių formų kartos.

Vendiškasis gigantizmas tikriausiai randa savo paaiškinimą ypatingose tos aplinkos ir tos eros gamtos sąlygose. Faktas yra tas, kad turtingiausios šios faunos vietos yra ten, kur karbonatai nėra susikaupę dugne. Ir tai yra šalto vandens baseinų savybė - būtent juose pagrindinės nuosėdos yra dumblas, molis ir smėlis.

Šaltame vandenyje yra daugiau deguonies, jis nuolat maišosi, iš dugno iškeldamas maistines medžiagas. Vendijos gyvūnai vienas kito neėsdavo – jie sugerdavo mikrodaleles iš vandens arba iš dugno, o tai suteikė jiems ilgą gyvenimą ir galimybę išsivystyti į stambias formas.

Tačiau greičiausiai dėl atšilimo planetoje ir sumažėjusio šaltųjų jūrų sumažėjo vendų fauna. Kambro regione matome visiškai kitokią gyvybę – ypač pritaikytą gyventi vandenyje, kuriame yra mažesnis deguonies kiekis. Tačiau biomineralizacijos procesas prasidėjo aktyviai, ir gyvūnai pradėjo įgyti tvirtus skeletus, kriaukles ir kriaukles.

Į klausimą, ar tarp Kambro gyvūnų šiandien yra vendų faunos palikuonių, reikėtų atsakyti teigiamai, nors jis tebėra karštų mokslinių diskusijų objektas. Visų pirma šių palikuonių randame tarp moliuskų, nariuotakojų, koelenteratų. Yra daug išnykusių gyvūnų klasių, gyvenusių Kambro regione, bet turinčių šaknis iš Vendijos.