Ученые из Австралии и Германии предложили новое объяснение одной из главных загадок в истории планеты - Кембрийского взрыва.

wikipedia.org

У представителя эдиакарской биоты кимбереллы (Kimberella), слизнеподобного существа, жившего полмиллиарда лет назад, был рот и кишечник для переваривания пищи.

Около 540 миллионов лет назад всего за 25 миллионов лет на Земле произошел стремительный эволюционный рывок, в ходе которого сформировались предки практически всех современных групп животных. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Trends in Ecology & Evolution, главным двигателем этого процесса стало появление у древних организмов сквозного кишечника и обусловленная им "фекальная революция".

Долгое время ученые связывали этот всплеск биоразнообразия исключительно с внешними факторами: накоплением кислорода в атмосфере и воде, формированием озонового слоя или глобальным притоком минералов после таяния ледниковых покровов эпохи "Земли-снежка". Авторы новой работы не отрицают их значения, но обращают внимание на недооцененный биологический механизм - усложнение пищеварительной системы и появление новых экологических связей.

На рубеже эдиакарского и кембрийского периодов анатомия морских обитателей претерпела существенную трансформацию: у ранних членистоногих и других беспозвоночных сформировались передние отделы кишечника и пищеварительные железы. Это позволило животным перерабатывать твердую пищу и быстро расти в размерах, а с увеличением габаритов тел изменился и объем продуктов жизнедеятельности.

Эволюцию пищеварения ученые проследили по ископаемым копролитам - окаменевшим экскрементам. В самых ранних кембрийских отложениях они представлены микроскопическими рыхлыми комочками и тонкими нитями, оставленными примитивными организмами. Однако по мере усложнения фауны появляются плотные копролиты длиной в несколько сантиметров, внутри которых отчетливо видны измельченные панцири и минеральные раковины.

Появление крупных и плотных экскрементов кардинально изменило биохимию океана. В современных морских экосистемах органические отходы переносят углерод, азот, фосфор и железо из поверхностных вод на глубину, питая придонные организмы. В кембрии этот биохимический лифт заработал впервые в истории Земли. Тяжелые фекальные массы быстро погружались на дно, увлекая за собой питательные вещества из зоны освещенной воды и насыщая ими глубоководные слои, где органика усваивалась придонными обитателями гораздо быстрее и эффективнее, чем минералы из внешних источников.

Избыток энергии в придонных слоях стимулировал рост биомассы, создавал новые экологические ниши и подталкивал животных к дальнейшей специализации. Таким образом, усложнение пищеварительного тракта животных перестроило океанический круговорот веществ и подготовило почву для расцвета сложной многоклеточной жизни.

Новости о прошлом и репортажи о настоящем