Животные появились свыше 635 миллионов лет назад

Губки — одни из самых примитивных и древних животных. На снимке: розовая губка Haliclona. Фото с сайта www.beachwatchers.wsu.edu

В Омане в отложениях возрастом свыше 635 миллионов лет (криогеновый период неопротерозойской эры) обнаружены достоверные химические следы существования губок — низших многоклеточных животных. До сих пор абсолютно достоверные свидетельства существования животных были известны только из следующего за ним эдиакарского, или вендского, периода.

Вопрос о времени появления первых животных (Metazoa) продолжает оставаться спорным (см.: М. А. Федонкин. Геохимический голод и становление царств). Долгое время считалось, что чуть ли не все типы животных появились почти одновременно в самом начале кембрийского периода (согласно последним датировкам, кембрий начался 542 млн лет назад). Докембрийская геологическая летопись считалась безжизненной. Впоследствии, однако, была открыта вендская (или эдиакарская) биота — разнообразная фауна крупных мягкотелых организмов весьма необычного строения, которые большинством исследователей сегодня трактуются как животные. Эти существа жили в конце последнего, эдиакарского (или вендского) периода неопротерозойской эры, который начался 630–635 млн лет назад с окончанием великих оледенений предшествующего, криогенового периода, и закончился 542 млн лет назад (см.: Я. Е. Малаховская, А. Ю. Иванцов. Вендские жители земли). Крупные вендские животные встречаются начиная примерно с периода 575 млн лет назад.

Были найдены и другие свидетельства существования докембрийских животных. Среди них следует упомянуть разнообразные следы ползания, возможно оставленные червеобразными животными в конце венда (начиная с 555 млн лет назад); удивительные ископаемые эмбрионы из Доушаньтуо, которые отодвинули время появления животных в прошлое — до 632 млн лет назад, то есть до самого начала эдиакария (см.: Тайна эмбрионов Доушаньтуо раскрыта, «Элементы», 12.04.2007), а также несколько еще более древних находок: червеобразные Protoarenicola, Pararenicola (740 млн лет), Sinosabellidites (850–800 млн лет) и Parmia (ок. 1000 млн лет), похожая на колониальных полипов Horodyskia (1443 млн лет).

Однако в целом на сегодняшний день палеонтологические свидетельства существования животных ранее начала эдиакария не являются общепризнанными: городискию некоторые авторы трактуют как колониальных фораминифер, червеобразных существ — как отпечатки водорослей (причем если у такого «червя» есть хоботок, его интерпретируют как стебелёк).

Parmia — отпечаток сегментированного червя (?), жившего 1 млрд лет назад. Некоторые исследователи, однако, интерпретируют эту и другие подобные древние находки как водоросли. Фото из статьи М. А. Федонкина “The origin of the Metazoa in the light of the Proterozoic fossil record”

В последнем номере журнала Nature опубликована статья большой группы геологов из США, Великобритании и Австралии, в которой приведено весьма убедительное доказательство существования животных в криогеновом периоде, то есть свыше 635 млн лет назад. Исследователи обнаружили в позднекриогеновых, а также в эдиакарских и раннекембрийских отложениях Южного Омана большое количество органических молекул, которые могли быть синтезированы только обыкновенными губками (Demospongia). Ранее было установлено, что отложения так называемого Южнооманского неопротерозойско-кембрийского мелководного морского бассейна богаты разнообразными органическими веществами (метилалканами, стероидами и тритерпеноидами), которые были синтезированы микроорганизмами, жившими во время формирования этих отложений.

При помощи газовой хроматографии и масс-спектрометрии авторы проанализировали состав углеводородов в 64 образцах осадочных пород, взятых с разной глубины из 26 скважин. Чтобы избежать возможных ошибок, связанных с миграцией растворимых органических веществ из молодых пород в более древние (см.: Древнейшие следы эукариот и цианобактерий на Земле признаны поздним загрязнением, «Элементы», 29.10.2008), авторы выделяли органические вещества из керогенов — нерастворимых макромолекулярных образований, которые не могут мигрировать.

Состав органики свидетельствует о существовании в древнем мелководном бассейне богатой микробной биоты, в которой преобладали одноклеточные зеленые водоросли, но было также много цианобактерий, динофлагеллят и других одноклеточных фотосинтезирующих организмов.

Главным открытием стало присутствие во всех пробах значительной примеси 30-углеродных стеранов особой структуры, которая характерна для обыкновенных губок. Одним из типичных «губковых» веществ, обнаруженных в пробах, является 24-изопропилхолестан, представляющий собой «геологически стабильное» производное 24-изопропилхолестерола, вещества, характерного для мембран клеток Demospongia. У хоанофлагеллят — ближайших одноклеточных родственников животных, в том числе и губок — это вещество не обнаружено, равно как и у других одноклеточных.

Таким образом, в течение практически всего периода существования Южнооманского бассейна в нём жило множество губок — настоящих многоклеточных животных, хотя и примитивных. Самое важное, что древнейшие из 64 проб, относящиеся к криогеновому периоду (850–635 млн лет назад), тоже содержат бесспорные химические следы присутствия губок. Возраст самой древней из проб составляет около 713 млн лет (по результатам уран-свинцового радиометрического датирования), хотя эта датировка может быть неточной. Абсолютно точно можно утверждать, что криогеновые пробы со следами губок старше 635 и моложе 751 млн лет.

До сих пор древнейшими палеонтологическими свидетельствами существования губок были спикулы (элементы скелета) стеклянных губок из позднего венда Австралии (543–549 млн лет) и чуть более сомнительные спикулы обыкновенных губок, найденные вместе со знаменитыми эмбрионами в фосфоритах формации Доушаньтуо в Южном Китае (до 600 млн лет). Авторы отмечают, что спикулы губок довольно плохо сохраняются в геологической летописи, а если и сохраняются, то часто в таком виде, что их очень трудно идентифицировать. Молекулярные биомаркеры в этом отношении намного надежнее.

Данное открытие подтверждает гипотезу, согласно которой животные впервые достигли заметной численности и процветания в мелководных морях холодного криогенового периода. В более глубоководных отложениях криогенового и эдиакарского периодов никаких признаков присутствия губок не обнаружено. Это может быть связано с тем, что в то время достаточные для животной жизни концентрации растворенного кислорода существовали только на мелководье. Профильтровывая большие объемы воды, губки могли играть важную роль в постепенном очищении неопротерозойских морей от растворенной органики и взвесей, что, в свою очередь, в дальнейшем привело к увеличению проницаемости воды для солнечного света и позволило фотосинтезирующим организмам (а с ними и кислороду) проникнуть в более глубокие слои воды.

Источник: Gordon D. Love, Emmanuelle Grosjean, Charlotte Stalvies, David A. Fike, John P. Grotzinger, Alexander S. Bradley, Amy E. Kelly, Maya Bhatia, William Meredith, Colin E. Snape, Samuel A. Bowring, Daniel J. Condon, Roger E. Summons. Fossil steroids record the appearance of Demospongiae during the Cryogenian period // Nature. 2009. V. 457. P. 718–721.

См. также:
1) М. А. Федонкин. Геохимический голод и становление царств.
2) М. А. Федонкин. Две летописи жизни: опыт сопоставления (палеобиология и геномика о ранних этапах эволюции биосферы.
3) Земля 600–800 миллионов лет назад: не сплошной лед, но слякоть, «Элементы», 11.12.2007.
4) Тайна эмбрионов Доушаньтуо раскрыта, «Элементы», 12.04.2007.
5) Я. Е. Малаховская, А. Ю. Иванцов. Вендские жители земли.

Александр Марков