• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
258
Первые крупные многоклеточные могли нормально дышать лишь в термостабильных условиях морских глубин
Биология
Существа эдиакарского периода: Bomakellia kelleri, Inaria и Albumares. Реконструкция. (С) Stanton F. Fink

Первые крупные многоклеточные могли нормально дышать лишь в термостабильных условиях морских глубин

Привычные нам сложноустроенные организмы появились на Земле далеко не сразу: в течение миллиардов лет жизнь на планете была представлена одноклеточными созданиями. Одна из палеонтологических загадок: почему первые многоклеточные организмы возникли и в течение миллионов лет обитали глубоко под водой – там, где было мало света, пищи и кислорода, которого и так в те времена было немного в земной атмосфере. Ученые из Стэнфордского университета (США) выяснили, какие особенности древнего океана сделали его глубины единственно возможной средой обитания этих существ

Специалисты по эволюционной биологии долго не могли объяснить причины так называемого кембрийского взрыва, случившегося около 540 млн лет назад. Тогда на Земле за короткий по историческим меркам период времени неожиданно появилось множество организмов, большинство из которых вполне укладывается в современную систематическую номенклатуру. И лишь когда палеонтологи обнаружили в докембрийских отложениях огромное разнообразие отпечатков и окаменелостей древних многоклеточных существ, недостающее эволюционное звено было найдено.

Сейчас мы знаем, что кембрийскому взрыву предшествовала долгая эволюция многоклеточных в эдиакарском, или вендском геологическом периоде, последним перед кембрием. Хотя есть основания полагать, что сложные организмы существовали и в более раннее время, именно в венде в глубинах океана в большом количестве обитали довольно крупные (достигающие метровых размеров) загадочные мягкотелые существа.

Spriggina floundersi

На чем был основан такой выбор места обитания? Как известно, для водных холоднокровных организмов, не способных самостоятельно регулировать температуру своего тела, потребность в кислороде повышается при температурах выше или ниже некоего оптимума. При росте температуры тела на 10 ºС скорость обмена веществ повышается примерно в 2–3 раза, что приводит к критическому недостатку кислорода. Если же температура опустится слишком низко, кислород будет проникать в ткани медленнее, чем это необходимо для поддержания жизнедеятельности. 

Эксперимент на морских анемонах из класса коралловых полипов, предположительно схожих с древними вендскими организмами, подтвердил, что они нуждаются в большем количестве кислорода за пределами их зоны теплового комфорта. По мнению исследователей, древние многоклеточные венда в первую очередь нуждались в стабильных температурных условиях среды, при которых они могли наиболее эффективно использовать то ограниченное количество кислорода, которое в то время мог обеспечить океан.

Действительно, сегодня в средних широтах на океаническом мелководье среднегодовая температура колеблется больше чем на 10 ºС, зато на глубине более километра – меньше чем на 1 ºС. Кстати, в те времена океан мог быть теплее, чем сейчас, о чем косвенно свидетельствуют современные водные организмы, обитающие вблизи экватора. Они уже близки к верхней планке своего температурного оптимума, за которым начинается гипоксическое (вызванное недостатком кислорода) состояние. При этом ряд других видов прекрасно себя чувствует при низких температурах вблизи холодных полюсов. 

К концу венда жизнь все же устремилась ближе к поверхности, о чем свидетельствуют находки в местах, соответствующих мелководным средам обитания той эпохи. К этому времени концентрация кислорода в атмосфере планеты повысилась, что позволило ее кислорододышащим обитателям не только подняться к более теплым поверхностным водам, но и ускорить свой обмен веществ. Появились активные «травоядные хищники», выедающие водорослевые маты; число и разнообразие видов стало расти. Наконец, на эволюционную сцену вышли и организмы, имеющие скелет. Эволюционный процесс приобрел лавинообразное ускорение, что и привело к кембрийскому взрыву разнообразия.

Фото: https://fr.wikipedia.org и https://ru.m.wikipedia.org

Подготовила Мария Перепечаева

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!