Эволюция или взрыв? Ученые ломают голову над загадкой современной жизни

Почти все виды животных на Земле возникли одновременно и внезапно, или они эволюционировали многие миллионы лет, но мы просто не можем найти следы этой эволюции, - вопрос, известный как "дилемма Дарвина", актуален и в наши дни. Ученые до сих пор затрудняются объяснить причины взрывного развития организмов, случившегося полмиллиарда лет назад в кембрийском периоде.

Окно в прошлое

Более ста лет назад на юго-западе Канады в Скалистых горах, в глинистых сланцах Берджес палеонтологи обнаружили множество окаменелых отпечатков хорошей сохранности. Оставившие их существа представляли собой нечто странное. Постепенно выяснилось, что там захоронены морские животные возрастом пятьсот миллионов лет, давшие начало современной фауне.

Сланцы Берджес - самое известное и хорошо изученное свидетельство кембрийского взрыва. Здесь отпечатки десятков тысяч мягкотелых существ, у которых можно разглядеть внешние покровы, мускулы, внутренние органы. Всего ученые описали примерно 280 видов древних животных, и каждый год палеонтологическая летопись пополняется десятками новинок.

Столь массовые захоронения древнейшей фауны в науке называют немецким термином "лагерштетт". Только они позволяют проследить, как зарождалась современная жизнь.

Один из крупнейших лагерштеттов, где запечатлен кембрийский взрыв, обнаружили в конце 1980-х на севере Гренландии, в местечке Сириус Пассет, в 800 километрах от Северного полюса.

Два мира

Согласно современным представлениям, живые организмы возникли на Земле более трех миллиардов лет назад. Они очень долго оставались одноклеточными, что позволяло им пережить страшнейшие катастрофы, не раз случавшиеся на планете. Микроорганизмы успешно приспособились сначала к бескислородной атмосфере, сильному парниковому эффекту, а потом и к кислороду, который хоть и был для них ядом, но помогал эффективнее использовать солнечную энергию.

Одноклеточные организмы пережили несколько сильнейших похолоданий, в результате которых планета, как полагают ученые, полностью превращалась в ледяной шар. Последнее оледенение закончилось примерно шестьсот миллионов лет назад и сменилось бурным расцветом морской жизни. Обитатели водоемов в то время не были похожи ни на один из ныне живущих организмов. Матрасы, носки, перья - самые подходящие сравнения для вендобионтов (так называют этих необычных существ). По-видимому, они были многоклеточные. У них уже существовали зачатки знакомых нам тканей, нервной системы, кишечника.

Древние моря буквально кишели этими "носками", жившими мирно, без каких-либо признаков хищничества. Прошло нескольких десятков миллионов лет, и внезапно весь этот странный мир вымирает, причем без признаков какой-либо глобальной катастрофы. Почти сразу опустевшие моря заполняются совершенно другой фауной - кембрийской (по названию геологического периода, который знаменует собой начало новой эры многоклеточных животных).

В поисках переходных форм

Ученые до сих пор не могут найти какой-то эволюционной связи между странными вендобионтами и сменившими их более современными кембрийцами. Этот резкий переход в прошлом веке служил аргументом в пользу креационистов, требовавших предъявить доказательства плавной эволюции видов и "переходные формы". Сами они объясняли кембрийский взрыв вмешательством творца.

Благодаря работе палеонтологов и развитию точных методов исследования эволюционный взгляд окончательно возобладал. Ученые решили, что современные организмы зародились еще среди вендобионтов, постепенно эволюционировали, но из-за крошечных размеров не сохранились, или мы просто не можем их найти.

Однако британские и швейцарские ученые недавно вычислили молекулярными методами, что членистоногие - самая большая группа организмов на Земле, объединяющая восемьдесят процентов всех видов животных, - появились не ранее чем 550 миллионов лет назад. То есть все-таки кембрийский взрыв был, но растянулся на 15-20 миллионов лет, что по геологическим меркам, конечно, мгновения.

За это время из одного-двух вендобионтов произошло более полутора тысяч родов животных. Это и есть те самые переходные формы между древними многоклеточными и современной фауной. Большинство из них объединяет черты нескольких современных групп. Например, экдизозои (линяющие животные), от которых сохранилось множество шкурок. Или ксенузии, напоминающие крупные личинки с телескопическими ножками. Халкиерия - шипастый многочленный червяк в чешуе. Похожий на рачка ортрозанклус с несколькими рядами мягких шипов и чем-то вроде раковины с одного конца.

Кембрийский взрыв породил почти все биологические типы, существующие на планете сейчас, включая хордовых, к которым принадлежит человек.

О кембрийском взрыве выдвинуто множество гипотез, но ни одна не объясняет этот феномен исчерпывающе. Чаще всего ссылаются на увеличение содержания кислорода в атмосфере. Научившись эффективно извлекать энергию, организм смог стать многоклеточным. Возможно, какую-то роль сыграло и наступление океана, начавшееся из-за раздвижения суперконтинента Гондваны и небольшой Лаврентии (современный осколок от нее - Северная Америка).

Но почему разнообразие животных было так велико? Одна из возможных причин - конкуренция видов, спровоцировавшая возникновение хищников.