Следы невиданных зверей: кто такие вендобионты

Первые многоклеточные существа на Земле были похожи на животных и растения одновременно. Как же они выглядели и при чем здесь папоротник - читайте в колонке «Мосгортура».

В середине прошлого века произошло грандиозное событие, которое потрясло всю мировую науку: в Австралии были найдены «следы неизвестных организмов». Позже подобные геологические образования стали находить по всему миру, и гипотеза подтвердилась: это действительно отпечатки первых многоклеточных животных, существовавших в вендском периоде.

Правда, у них не было скелета, поэтому в музеях их можно увидеть только в виде реконструкций, которые ученые создают по найденным отпечаткам. Несколько макетов таких существ хранится и в Биологическом музее имени К. А. Тимирязева.

Самый «молодой» период в протерозойской эре

Вендский период длился примерно от 630 до 542 миллионов лет назад - это заключительный период протерозойской эры, которая продолжалась два миллиарда лет. В 1960-1970-е годы ученые поделили протерозойскую эру на две части. Первая половина получила название карелий, вторая рифей. Последнюю тоже разделили: на ранний, средний и поздний рифей. Вендский период - это последние 100 миллионов лет в позднем рифее.

Представитель вендских организмов ергия со следами передвижения / ©Фотография предоставлена Биологическим музеем имени К. А. Тимирязева

Название «вендский период» было предложено советским и российским геологом академиком Борисом Соколовым в честь древнеславянского племени венедов, которые, по данным греческого историка Геродота, жили к югу от Балтийского моря (в этом районе были выделены древнейшие раннепалеозойские отложения).

Наши геологи долго боролись за то, чтобы название «вендский период» стало общепринятым в мире, но в Международном союзе геологической науки утвердили название «эдиакарский период» - в честь первых находок в районе Эдиакарских гор в Австралии. В российской литературе название «вендский период» по-прежнему фигурирует.

Первые многоклеточные

Вендский период - время, когда появились первые многоклеточные организмы, о которых известно достоверно. Сначала на Земле долгое время были только одноклеточные без внутренней структуры (прокариоты), к ним относятся бактерии. В самом начале протерозойской эры появились одноклеточные организмы с уже четко упорядоченной структурой клетки (эукариоты).

Ергия. Отпечаток / ©Фотография предоставлена Биологическим музеем имени К. А. Тимирязева

Их появление связано с тем, что в атмосфере Земли начал накапливаться кислород, которого до этого времени не было совсем, он полностью уходил на окисление железного ядра земли. А когда процесс формирования ядра планеты завершился, свободный кислород начал поступать в атмосферу.

Реконструкция ергии и слепок отпечатка / ©Фотография предоставлена Биологическим музеем имени К. А. Тимирязева

Главная особенность эукариотов в том, что им обязательно нужен кислород, а прокариоты вполне могут жить и без него. Развитие одноклеточных эукариотических организмов привело к возникновению колониальных форм, таких как современная водоросль вольвокс (она состоит из множества одноклеточных водорослей, которые образуют шар - колонию). Это стало началом возникновения первых многоклеточных.

Животные, похожие на растения

В вендском периоде началось разделение многоклеточных организмов на растения и животных. Последние очень сильно отличались от современных представителей животного царства и не были похожи ни на одно известное нам существо. Долгое время ученые не могли понять, кто они, поэтому было принято решение называть эти организмы вендобионтами. Сейчас исследователи склоняются к мысли, что вендские организмы - все-таки животные.

Их формы были очень причудливы и напоминали листья папоротника, перья, гофрированные и сегментированные ленты, ни на что не похожие складчатые диски, трехлучевые свастики и даже стеганые одеяла. Для классификации вендобионтов пришлось выделить новые типы животных, но эта классификация не окончательная и корректируется до сих пор.

Кимберелла со следами питания / ©Фотография предоставлена Биологическим музеем имени К. А. Тимирязева

Большинство ученых склоняется к тому, что никакого сложного внутреннего строения вендобионты не имели, были относительно тонкослойными и питание у большинства из них происходило за счет диффузии всей поверхностью тела. Узнать, какой у них был окрас, тоже невозможно - может быть, они были бесцветными. Сейчас описано порядка сотни видов вендобионтов, среди них - ергия, кимберелла, чарниодискус. Открытия новых видов продолжаются по сей день.

Жизнь зародилась в воде, а точнее - на мелководье

В то время атмосфера Земли была достаточно плотной, но из-за ограниченного количества кислорода не было озонового слоя, который защищал бы от губительного для всего живого излучения. Защитить могла только вода. Для развития живых организмов требуются определенные условия, глубины морей и океанов для этого не подходят - там нет питательных веществ и температура воды очень низка. Самым оптимальным местом для прогрессирования жизни стало прибрежное мелководье - с одной стороны, вода защищала от излучения, с другой - хорошо прогревалась солнцем.

Помимо этого, в вендском периоде процветали цианобактерии - первые фотосинтезирующие одноклеточные (доядерные) организмы, которых раньше называли сине-зелеными водорослями (их можно увидеть и сейчас - это скользкая сине-зеленая пленка на высохшей луже). Они активно выделяли кислород, который накапливался в атмосфере, что способствовало развитию первых многоклеточных.

Судя по всему, дно прибрежных мелководий в вендском периоде было покрыто тонкой пленкой из цианобактерий (цианобактериальные многослойные маты), ей и питались вендобионты. Некоторые многоклеточные находились в воде в вертикальном положении, закрепляясь в грунте, как, например, чарниодискус. Другие, вероятно, плоско лежали на дне.

Неизвестные отпечатки

Вендобионты не имели скелетных образований, поэтому никаких окаменелостей от них не осталось. Сохранились только отпечатки на окаменевшем морском иле, которые ученые долгое время игнорировали, принимая за геологические образования.

Только в 1946 году на эти следы обратил внимание австралийский геолог Реджинальд Спригг. Изучая Эдиакарские холмы, он обнаружил целые слои таких образований и определил их как «отпечатки неизвестных науке животных». В конце 1950-х годов ученые выяснили, что эдиакарская фауна гораздо древнее кембрийской. Это был настоящий переворот - считалось, что до кембрия ничего не существовало.

Чарниодискус / ©Фотография предоставлена Биологическим музеем имени К. А. Тимирязева

Благодаря австралийскому открытию, ученые в других странах присмотрелись и выяснили, что это не такая большая редкость - подобные следы начали находить по всему миру: в Южной Африке, Канаде (на полуострове Ньюфаундленд), Китае, Сибири и во многих других местах.

Самое крупное местонахождение, в том числе и по разнообразию видов, было обнаружено в Архангельской области в 1977 году на восточном берегу Белого моря. На так называемых Зимних горах были найдены слои, которым около 550 миллионов лет (конец вендского периода).

Почему вендобионты вымерли

Вторая половина протерозойской эры - рифей - это время, когда наша планета пережила несколько мощных оледенений. Одно из них предшествовало вендскому периоду, после чего климат стал прохладным, и, получается, что первые многоклеточные организмы появились и жили в холодных прибрежных мелководьях.

Следующее сильное оледенение случилось уже в конце вендского периода, что привело к резкому понижению уровня мирового океана. Мелководья, в которых обитали вендобионты, высохли, то есть их среда обитания фактически исчезла. В глубину первые многоклеточные животные уйти не могли из-за отсутствия пищи и низких температур, так что причиной их исчезновения стали, скорее всего, климатические изменения.

О потомках вендобионтов

Многие ученые считают, что родственников в современном животном мире у вендобионтов нет - они вымерли все и потомков не оставили. Но есть и другие мнения, например, австралийцы считают, что вендобионты могут быть предками некоторых беспозвоночных - медуз, червей, членистоногих (до образования у последних панциря).

Также есть предположения, что моллюски могут быть потомками первых многоклеточных. Доказано, что некоторые из вендобионтов не просто впитывали органические вещества всей поверхностью тела, а соскребали их зубчиками, как, например, кимберелла (следы царапин обнаружены на окаменевшем иле). Такая же «щетка» есть у всех брюхоногих моллюсков.

Ергия / ©Фотография предоставлена Биологическим музеем имени К. А. Тимирязева

Неизвестно, от кого произошли беспозвоночные до того, как они обзавелись панцирями и раковинами, которые оставили окаменелости, поэтому есть предположение, что какие-то из вендобионтов могли быть предковыми формами современных организмов.

Вопрос открыт

До сих пор остается очень много неясного в отношении обитателей вендского периода, и это большой простор для выдвижения всевозможных гипотез, которые необходимо проверять.

Российские ученые, в частности, сотрудники лаборатории докембрия Палеонтологического института имени А. А. Борисяка РАН с конца 1970-х годов активно изучают разные местонахождения отпечатков вендобионтов в нашей стране, особенно крупнейшее из них - у берегов Белого моря.

«Мосгортур» выражает благодарность заведующему отделом общей биологии Биологического музея Михаилу Васильевичу Касаткину за помощь в подготовке материала. Автор текста - Екатерина Баранова.