Kakšno je bilo življenje na Zemlji pred milijoni let?

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Močno povečanje števila bioloških vrst, imenovano "kambrijska eksplozija", je odprlo fanerozoik - eon "eksplicitnega življenja". Vendar je bilo tudi »skrivno« življenje v prejšnji dobi zelo razgibano, med drugim so nastajale orjaške oblike. Odkrivanje skrivnosti te neverjetno starodavne favne so omogočila odkritja v Rusiji.

Prve sledi makroskopskih večceličnih bitij z mehkim telesom, ki bi jih lahko skrbno pripisali predkambrijcem, so našli v 1860-ih letih v regiji Newfoundland. V 20. stoletju so bile pomembne najdbe narejene v Namibiji in Avstraliji. Na ozemlju naše države so bili najdeni ločeni fosili v jedru, pridobljenem iz vrtin (Ukrajina, Krim, Ural).

To so bili drobni odtisi, ki so spominjali bodisi na diske bodisi na torte, ki jih niti niso takoj prepoznali kot odtise živih bitij: nekateri so menili, da govorimo o sledovih geoloških procesov. Težava je bila v tem, da sprva ni bilo mogoče zanesljivo določiti starosti kamnine, nekateri raziskovalci pa so najdbe pripisovali kambriju, siluriju ali ordoviciju.

Gotovost se je pojavila šele leta 1957, ko so bili odtisi bitja, imenovanega charnia, najdeni v Veliki Britaniji, nedvoumno datirani v predkambrijsko dobo.

Zanimivo je ne samo dejstvo odkritja ostankov velike skupine predkambrijskih živali, ampak tudi dejstvo, da sta se njihov videz in zgradba izkazali za izjemno nenavadne, kot da bi govorili o nezemeljskem življenju. Toda to življenje, imenovano Vendian ali Ediacaran, biota, je postalo prvi množični pojav večceličnih organizmov v fosilnih zapisih, ki so naselili ocean pred več kot 600 milijoni let.

Zgodovina najobsežnejše in edinstvene lokacije odtisov vendske favne se je začela leta 1972, ko je študent pripravnik AV Stepanov našel več odtisov organizmov na polotoku Onega ob ustju reke Syuzma (Arhangelska regija) in najdbo dostavil v Geološkega inštituta ANSSSR.

Uslužbenec inštituta, profesor B. M. Keller, je pregledal odtise in ugotovil njihovo podobnost z odtisi predkambrijske favne iz Namibije. Kmalu je bila odprava poslana na obalo Belega morja, ob grmovju Syuzma. Na mestu študentskih najdb ni bilo mogoče najti ničesar, vendar je odprava približno pet kilometrov navzgor po reki naletela na izrast na strmem bregu.

Na štrlečih blokih peščenjaka so bili najdeni novi odtisi. Naslednje leto je bila pri strmi 15-metrski "steni" odkriteljev zamenjana nova odprava, ki je vključevala N. M. Chumakova in avtorja teh vrstic.

Ležanje in plazenje

Vse, kar vemo o vendski favni, je prišlo do nas v obliki tankih reliefov na površini peščenjaka. Obstajajo tako negativne kot pozitivne predstavitve teh bitij.

Wend je bil področje simetrije treh žarkov. Tribrachidium je klasičen primer takšnega bitja (fotografija spodaj). V odsotnosti naravnih sovražnikov (predstavniki vendske favne se med seboj niso jedli) je tribrahidij mirno ležal na dnu in da ne bi zamudil mikrodelcev hranil, ki jih je tok prinesel z različnih strani, je dobil tri ustne odprtine. Nato je hrana skozi tri veje črevesja vstopila v telo.

Druga vrsta živali v Vendiju so sestavljali organizmi z dvostransko strukturo, vendar za razliko od poznejših živali, kot so trilobiti, desni in levi del telesa vendskih bitij nista imela popolne simetrije.

Zanje je bila značilna tako imenovana pašna odbojna simetrija, ko so nasprotni »žarki« postavljeni drug nasproti drugemu v vzorcu »šahovnice«. Spodnja fotografija prikazuje odtis živali Dickinsonia. Pri nekaterih organizmih te vrste, na primer v Andivi, je jasno vidna cefalizacija - izolacija predela glave, verjetno z občutljivimi celicami.

Zaščitena z ledom in kredo

Pečina na bregu reke je za nas postala okno v nepredstavljivo daljno preteklost. Tja sem prihajal več let zapored in vsako leto sem nam dajal nove najdbe. Taleči se led je spomladi odtrgal z obale nove peščene plošče z odtisi vendske dobe. Vse to je bilo prvič v Rusiji - v takšni količini, v takšni kompleksnosti in v takšni raznolikosti.

Zdelo se je, da je po neverjetnem znanstvenem uspehu težko pričakovati kaj več. A vseeno smo se odločili pogledati naokoli: Belo morje je veliko - nenadoma se bodo na njegovih obalah pojavile nove obetavne lokacije. Izbira je padla na Zimske gore, ki se nahajajo približno 200 km morske poti od Syuzme. Tu izdanki niso bili kos brežine reke, visok 10-15 m, temveč na površje štrlele plasti gline in peščenjaka z navidezno debelino okoli 120 m. V globino zemlje so šle še 700 m. m.

Za obdobje, v katerem živimo, je značilna nenavadno nizka gladina oceana: velika količina vode je vezana na polarne kapice. V toplejših in daljših časih je bilo vode toliko, da med sedanjim Črnim in Belim morjem ni bilo kopnega.

Lep pozdrav od prednikov

Ena najbolj obetavnih hipotez se nanaša na vendsko žival, imenovano Ausia fenestrata - z obal Belega morja sta prišla le 2 odtisa (še dva podobna odtisa sta bila najdena v Namibiji).

Fenestrata pomeni "fenestirana" in dejansko je bil, glede na odtise, videz te živali prvotno obnovljen kot nekakšna vreča, katere površina je posejana z velikimi luknjami. Videti je bilo kot goba, vendar velikost lukenj ni bila zelo skladna s to hipotezo. Kasneje se je pojavila še ena misel: kaj pa, če tisk ne bi ohranil celotnega videza živali, ampak le del? Vreča z "okencami" je presenetljivo podobna škržni košari hordatov, kot so ascidij, ki spadajo v tip plaščarjev (tunicates).

Pri tunikatih je košara v notranjosti, prekrita s tuniko podobno lupino, ki je sestavljena iz snovi, podobne celulozi. Ascidijci so v sorodu z lancetami - primitivnimi hordastimi živalmi, ki jih najdemo na dnu drevesa vseh vretenčarjev, vključno z, seveda, človekom.

Torej, če je hipoteza o sorodstvu Ausia fenestrata s plaščarji pravilna, to pomeni, da smo v sedimentih, starih 550 Ma, otipavali evolucijsko vejo, ki sega od vendske favne k človeku.

In pred 25.000 leti je bila ruska nižina pokrita z ledom do zemljepisne širine Kijeva - bila je ogromna masa, ki je nenehno zmrzovala od zgoraj. In zemeljska skorja se je začela upogibati pod težo ledu. Ko je led odšel, se je začel nasprotni proces: kot da bi "pomladila", se je skorja začela izbočivati navzgor in dvigniti dno starodavnih oceanov do neba.

Zimske gore, kamor smo prispeli, še vedno rastejo navzgor in dvigujejo vse višje plasti ilovice in peska, ki se je nekoč nabiral na dnu. In tukaj je zanimivo: ponekod skoraj kilometre dolge plasti teh nahajališč prebijajo kimberlitne cevi – odprtine, skozi katere je magma ušla na površje.

Te odprtine so napolnjene z delno pretopljeno, deloma spremenjeno starodavno snovjo. In v njem so, nenavadno, bloki apnenca, ki ga v okrožju ni. In v blokih - fosili s kambrijsko in ordovicijsko favno. Od kod vse to?

Odgovor se je izkazal za preprost: nad glineno-peščenimi plastemi so se v milijonih let kopičile druge usedline iz poznejših oceanov, vendar so se vse te usedline pozneje razžrle in ohranile posamezne drobce apnenčastega dna v kimberlitnih ceveh. Tja so padle kepe apnenca, potem ko jih je vrgla vulkanska eksplozija. Ko je uničila spodnje usedline kambrijskega in ordovicijskega morja, nam je narava razkrila usedline predkambrijskega oceana.

Poleg tega so zaradi dejstva, da so bile te usedline milijone let prekrite z drugimi kamninami, starodavne plasti, v katerih se izmenjujeta glina in peščenjak, zelo sveže: gline niso izgubile svoje elastičnosti, ni sledi močnih deformacij in zato Zimske gore so se končale kot edinstvena lokacija s tankimi in jasnimi odtisi vendske favne.

Ascidia in njena "košara"

Ostanki kot orodje znanja

Ko smo začeli raziskovati vendsko bioto (mimogrede, izraz "vend" je leta 1952 predlagal akademik BS Sokolov), smo imeli le nekaj vzorcev odtisov teh skrivnostnih živali. Danes je po zaslugi odprav v Zimske gore, ki se niso ustavile niti v devetdesetih letih prejšnjega stoletja, v Rusiji zbrana zbirka okoli 10.000 vzorcev, prednost pri opisovanju pa imajo ruski paleontologi.

To je zbirka svetovnega pomena, ki vključuje zlasti osebke tistih živali, katerih odtise so našli tudi na Novi Fundlandiji, Uralu, Avstraliji in Namibiji.

Kako deluje iskanje prstnih odtisov? V višini pečine štrli plošča iz peščenjaka. Ni jasno, ali je kaj na njem ali ne. Če želite izvedeti, je treba z lomačami in lopatami odstraniti več ton usedline ter osvoboditi del površine plošče. Nato se plošča razcepi in kos za kosom spusti navzdol.

Težke bloke peščenjaka je treba vleči po hrbtu. Spodaj, na obali, so fragmenti plošče oštevilčeni in združeni. Nato ga obrnejo. Odtisi, če obstajajo, so na strani plošče, ki je bila obrnjena navzdol. Vendar jih še vedno ni mogoče videti, saj je peščenjak prekrit z glino.

Zdaj morate zelo previdno sprati glino s čopičem in vodo ter poiskati želene odtise. Najdbe je treba fotografirati v žarkih zahajajočega sonca, da je relief pri šibki svetlobi boljši. Že iz te kratke zgodbe je razvidno, da je pridobivanje vzorcev fizično težko delo. Toda težki pogoji odprav kompenzirajo noro vznemirjenje odkritij, ki so imeli priložnost pogledati v skrivnostno stran zgodovine življenja na Zemlji.

V svetu neočitnosti

Paleontologi, ki se ukvarjajo s fanerozojsko favno, se pogosto ukvarjajo s pravimi fosili - školjkami, školjkami, zobmi, kostmi, fosiliziranimi jajci. Vendska favna se je rodila pred dobo aktivne biomineralizacije, ki je značilna za kambrij.

Večina teh nenavadnih bitij ni imela skeletov, trdih lupin, nobenih trdih školjk. Njihova telesa so bila mehka, pogosto podobna meduzam, le nekaj vrst pa se je ponašalo s tankim hrbtnim ščitom ali cevasto hitinovo ovojnico.

Zato so vse, s čimer se ukvarjajo strokovnjaki za vendsko favno, reliefi na cementiranem pesku, ki je nekoč ovijal želatinasto telo, ki je skoraj brez sledu izginilo. Od tod neverjetne težave pri interpretaciji teh skladb. Tukaj je le nekaj primerov.

Ena od značilnih vrst odtisov so tako imenovani radialni diski. Sprva so jih razlagali kot sledi meduz podobnih organizmov, ki so prejeli ustrezna imena, kot je "ciklomeduza". Domnevalo se je, da te meduze ne plavajo prosto, ampak so nenehno sedele na dnu (kot nekatere sodobne vrste).

Ta razlaga je prevladovala, dokler niso v bližini diskov začeli najti odtise nekaterih bitij, podobnih perju, nakar se je narisala povsem drugačna slika: "ciklomeduza" so le sledi tako imenovanih pritrjenih diskov. Organizem se je razvijal na naslednji način: ličinka je potonila na dno, njena osnova je rasla, ki je bila postopoma prekrita s peskom.

In že iz osnove je zraslo steblo s stranskimi vejami, s katerimi se je žival hranila. Ko je bitje umrlo, je odtis diska ostal pogosteje kot odtis stebla, čeprav je slednji lahko dosegel ciklopske velikosti za primitivno favno - do 3 m v višino s premerom diska približno 1 m.

Drug primer iz učbenika je Dickinsonia. Odtisi, ki jih pusti to bitje, spominjajo na liste rastlin z žilami. Torej je morda to rastlina? Ali gobo? Ali kaj drugega? Če je to žival, kje se potem odpira njena usta in kje je analni? Avtor teh vrstic je zagovarjal hipotezo, da govorimo o predstavniku favne, a sem se približno dve desetletji moral upirati nerazumevanju številnih kolegov.

Eden mojih poglavitnih argumentov se je spuščal v dejstvo, da odtis, ki ga običajno jemljemo za sled celotne živali, pravzaprav tvori le tanka, papirju podobna lupina, skozi katero »sijejo elementi notranje strukture«. . Hkrati je več odtisov, ki jasno kažejo, da nekaj takega kot halo, podobno odtisu mehkega tkiva, sega čez rebrasto cono.

Vendar pa je bilo mogoče dokončno dokazati, da Dickinsonia pripada živalim, šele ko so našli in preučili sledi plazenja teh bitij. Sledi premikajočega se trebuha so bolj zamegljeni. Če je na koncu poti Dickinsonia umrla, je sled školjke povsem drugačna - jasna. Tako je to žival: premikala se je neodvisno in očitno absorbirala hrano z dna v obliki bakterij s površino svojega trebuha.

Fraktalne in simetrične nenavadnosti

Eden prvih primerkov vendske favne, ki so jih opisali domači znanstveniki, je bila Vendia. Odtis so našli v jedru iz vodnjaka v regiji Arkhangelsk. Žival je imela dvostransko, dvostransko strukturo telesa z očitno segmentacijo, zaradi česar je bilo to bitje mogoče celo poimenovati "goli trilobit" (pravi trilobiti so se pojavili, kot je znano, v kambriju).

Toda tudi takrat je B. M. Keller je opazil, da levi in desni del segmentov nista nasproti drug drugemu, ampak tako rekoč v vzorcu šahovnice. Izkazalo se je, da je ta pojav, ki sem ga poimenoval "pašna odbojna simetrija", zelo pogost med vendskimi živalmi, kar je še ena skrivnost, saj v kambriju nič takega ni opaziti.

Očitno je tako čudna simetrija dvostranskih bitij povezana z nekaterimi posebnostmi rasti in razvoja organizma - morda je prišlo do tako imenovane spiralne rasti, ki je značilna na primer za rastline in je sestavljena iz izmenične delitve ene ali druge skupine. celic.

Pri rankomorfih - perju podobnih organizmih tipa ciklomeduze (o njih smo razpravljali zgoraj) - ni opaziti le simetrije bleščečega odseva, temveč tudi fraktalnost strukture. Od glavnega stebla se raztezajo cevi, ki se nato na enak način razvejajo, nove veje pa se spet razvejajo.

Charnia je ena od dolgo znanih oblik vendske favne. Spada med tako imenovane perju podobne organizme in je najverjetneje žival, ki je vodila navezan življenjski slog. Čarnija, pa tudi nekatere druge podobne oblike, so po videzu spominjale na grmovje praproti, ki raste iz morskega dna.

Razvejanost posod, ki segajo od glavnega stebla, je imela fraktalno strukturo, kar je ena od značilnih značilnosti vendske favne. V Vendiju so bila tudi cevasta bitja, ki so se podobno »držala« za dno.

Poleg dvostranskih bitij s simetrijo drsečega odboja so v Vendiju opaženi zanimivi organizmi s simetrijo treh žarkov, kar je tudi netipično za naslednja obdobja. Sem spada na primer tribrahidij, katerega odtis spominja na trižarčno svastiko, vpisano v krog (najverjetneje so to sledi kanalov prebavnega sistema, ki vodijo do treh ustnih odprtin).

Sem spadajo tudi ventogirusi - to so jajčasta bitja s kompleksnim sistemom notranjih votlin, ki temelji na treh komorah.

Hladno za velikane

Več podatkov o pestrosti vendske favne nam prinese fosilni zapis, bolj pereče je vprašanje mesta vendske biote na evolucijskem drevesu. Kdo so bili predniki tega neverjetnega vodnega življenja in ali lahko najdete njegove potomce med živalmi naslednjih obdobij?

Očitno vendski organizmi niso bile prve večcelične živali. V nacionalnem ledeniškem parku v Montani (ZDA) in v Avstraliji so našli verige odtisov večceličnih bitij, ki so živela pred 1600-1200 milijoni let. Odtisi, ki izgledajo kot ogrlica iz majhnih kroglic, naj bi bili od kolonialne morske živali vrste hidroidnega polipa.

To življenje je milijardo let starejše od vendskega, a … drugih predvendovskih sledi večceličnih organizmov, zlasti kakršnih koli prednikov, še niso našli. To daje misliti, da morda pojav večceličnosti pri živalih ni bil enkraten evolucijski preskok, ampak nekakšna strategija. Na primer, še danes obstaja nekaj bičastih protozojev, ki bodisi živijo kot ločeni enocelični organizmi ali pa se zbirajo v kolonijah, ki delujejo kot en sam organizem. Če gobico vtremo v posamezne celice na situ, se lahko celice ponovno združijo.

Izvedeni so bili celo poskusi, med katerimi so se ob spremembi parametrov okolja (temperatura, slanost) celice zarodka večceličnega organizma razpadle in postale enocelične. Možno je torej, da ni neprekinjenega rodu večceličnih organizmov od "kroglic" iz Montane do vendske favne, lahko pa med njimi ležijo generacije enoceličnih oblik.

Vendski velikan verjetno najde svojo razlago v posebnih naravnih razmerah tega okolja in tiste dobe. Dejstvo je, da so najbogatejša nahajališča te favne tam, kjer se karbonati na dnu niso nabrali. In to je lastnost bazenov s hladno vodo - v njih so glavni sedimenti mulji, glina in pesek.

Hladna voda vsebuje več kisika, nenehno se meša in prinaša hranilne organske snovi z dna. Vendske živali se med seboj niso jedle – vsrkale so mikrodelce iz vode ali z dna, kar jim je zagotovilo dolgo življenje in sposobnost razvoja v velike oblike.

Vendar pa je najverjetneje prav segrevanje planeta in zmanjšanje števila hladnih morij povzročilo izumrtje vendske favne. V kambriju vidimo povsem drugačno življenje – zlasti prilagojeno življenju v vodi z nižjo vsebnostjo kisika. Toda proces biomineralizacije se je začel aktivno in živali so začele pridobivati močna okostja, školjke in lupine.

Na vprašanje, ali so danes med kambrijskimi živalmi potomci vendske favne, je treba odgovoriti pozitivno, čeprav ostaja predmet burnih znanstvenih razprav. Zlasti te potomce najdemo med mehkužci, členonožci, koelenterati. Obstaja veliko izumrlih razredov živali, ki so živeli v kambriju, vendar imajo korenine v vendu.