Древнее море в Канаде: найдены окаменелости возрастом 567 миллионов лет
Кладбище окаменелостей, обнаруженное на северо-западе Канады, позволяет предположить, что сложные животные появились в Северной Америке раньше, чем считалось ранее.
На месте раскопок найдено более 100 окаменелостей, включая шесть таксонов, никогда ранее не встречавшихся в Северной Америке. Возраст некоторых из них достигает 567 миллионов лет. Согласно исследованию, опубликованному 20 мая в журнале Science Advances, эти находки отодвигают происхождение животных, способных самостоятельно передвигаться в поисках пищи, на несколько миллионов лет назад.
«В течение 3 миллиардов лет жизнь на Земле была dominated by microbes», — говорится в заявлении соавтора исследования Скотта Д. Эванса, помощника куратора палеонтологии беспозвоночных в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке. А затем, внезапно, «появляются эти странные морские животные, достаточно крупные, чтобы их можно было увидеть, и способные к поведению, которое мы сегодня сочли бы знакомым. Если мы хотим понять этот переход, когда жизнь впервые стала крупной, сложной и бесспорно животной, это новое место обладает огромным потенциалом».
Сложные многоклеточные животные впервые появились в эдиакарский период (от 635 до 541 миллиона лет назад). В то время Северная Америка была частью древнего континента Лаврентия, который предшествовал суперконтиненту Пангея. Некоторые из этих ранних животных эдиакарского периода связаны с современными животными, такими как моллюски и медузы, в то время как другие не похожи ни на один из видов, живущих сегодня. Однако у большинства из них были мягкие тела без раковин и костей, поэтому окаменелости этого периода редки.
Ученые разделили обнаруженные окаменелости на три группы (или ассамбляжа) в зависимости от того, когда жили животные. Авалонский ассамбляж (575–559 миллионов лет назад) состоял из неподвижных животных, обитавших глубоко под водой. Беломорский ассамбляж (559–550 миллионов лет назад) содержал более разнообразную группу животных, обитавших на мелководье, а намаский ассамбляж (550–538 миллионов лет назад) включал самых ранних животных, у которых сформировались раковины и кости.
В новом исследовании ученые обнаружили в Северной Америке несколько окаменелостей видов, известных по беломорскому ассамбляжу, впервые. Возраст этих окаменелостей на 5–10 миллионов лет превышает возраст окаменелостей беломорского ассамбляжа, ранее найденных в Европе, Азии и Австралии.
Среди окаменелостей были Dickinsonia — плоский организм овальной формы, всасывавший водоросли всей своей нижней поверхностью; Funisia — трубчатое существо, представляющее собой древнейшее свидетельство полового размножения среди животных; и Kimberella — ранний моллюск, который теперь может быть самым древним ископаемым видом, обладающим двусторонней симметрией.
«Это новое место не только очень разнообразно, но и находится в той части породного разреза, откуда у нас раньше не было ископаемых остатков», — говорится в заявлении соавтора исследования Джастина Штрауса, геофизика из Дартмутского колледжа. «Это действительно захватывающе. Учитывая наше понимание региональной геологии северо-западной Канады, здесь есть большой потенциал для пересмотра нашего понимания эдиакарской истории Земли».
Этот потенциал может распространяться и на эволюционную историю существ. Исходя из характера отложений в окружающих породах, окаменелые организмы, найденные в Канаде, обитали в более глубокой воде, чем исследователи ранее полагали для существ из беломорского ассамбляжа. Это может свидетельствовать о том, что животные впервые эволюционировали в глубокой воде и постепенно расширили свой ареал на более мелководье — что противоположно типичной эволюции животных. «Мы думаем о глубоком океане как о темном, негостеприимном месте, но он также относительно стабилен, с небольшими колебаниями таких факторов, как температура и кислород, необходимых для большинства животных», — сказал Эванс. «Эта стабильность, возможно, давала ключевые возможности для поддержки ранней животной жизни».
Однако сенсационное открытие ставит перед палеонтологами не меньше вопросов, чем дает ответов. Первое и самое главное: почему животные эволюционировали сначала в глубокой, темной и холодной воде, а уже потом мигрировали на освещенное солнцем мелководье? Традиционная эволюционная логика подсказывала обратное: жизнь зарождается в теплых, богатых энергией прибрежных зонах, а затем, адаптируясь, заселяет экстремальные условия. Канадские находки переворачивают эту схему. Соавтор исследования Джастин Штраус выдвигает гипотезу о «кислородном лифте»: в эдиакарском периоде концентрация кислорода в океане была крайне нестабильной. Глубокие воды, изолированные от бурных поверхностных процессов, могли служить «кислородными рефугиумами» — местами, где уровень O2 был низким, но постоянным. Мелководье же, наоборот, страдало от резких колебаний солености, температуры и насыщения кислородом из-за приливов и штормов. Таким образом, первые сложные животные были не пионерами, а, скорее, «отшельниками», скрывавшимися в глубине от нестабильности.
Второй важный вывод касается темпов эволюции. Беломорский ассамбляж, представленный в Канаде, демонстрирует невероятное морфологическое разнообразие уже 567 миллионов лет назад — всего через 8 миллионов лет после первого появления эдиакарской биоты. Это означает, что эволюция сложных форм жизни шла гораздо быстрее, чем считалось: всего несколько миллионов лет отделяло первых примитивных многоклеточных от появления двусторонне-симметричных моллюсков и сложных репродуктивных стратегий. «Это как если бы мы нашли компьютер в той же геологической формации, что и первое колесо, — образно выражается Эванс. — Временной промежуток слишком мал для постепенного накопления изменений по Дарвину. Возможно, эволюция в эдиакарии шла «рывками», через эпизоды быстрого видообразования».
Третья интрига связана с самим местом находки. Северо-западная Канада сегодня — это суровый горный массив Маккензи, покрытый вечной мерзлотой и лесами. Но 567 миллионов лет назад эти породы лежали недалеко от экватора, в теплом мелком море. Тектонические процессы позднее переместили их на север и подняли в горы. Это означает, что где-то там, в глубине канадских Кордильер, могут скрываться новые, еще более древние слои с эдиакарскими окаменелостями. Штраус и Эванс уже планируют следующую экспедицию с использованием спектроскопической спутниковой съемки для поиска обнажений, богатых органическим веществом. По их оценкам, потенциально перспективная зона простирается на тысячи квадратных километров.
Но есть и тревожный аспект. Большинство обнажений, где найдены окаменелости, находятся в зоне активной добычи полезных ископаемых — цинка, свинца и серебра. Исследователи опасаются, что новые карьеры и дренажные шахты могут уничтожить уникальные палеонтологические слои, прежде чем ученые успеют их изучить. Уже сейчас один из ключевых разрезов оказался в 500 метрах от действующего рудника. Команда ведет переговоры с властями канадской территории Юкон о создании временного охранного статуса, но признает, что шансы невелики: горнодобывающий бизнес в Канаде имеет высокий приоритет. «Возможно, мы только что нашли «золотую жилу» эволюции, — говорит Эванс, — но настоящая битва будет за то, чтобы сохранить её для науки, а не для цинка». Пока же ученые призывают коллег-палеонтологов со всего мира обратить внимание на арктические регионы Северной Америки: «То, что мы нашли, — это верхушка айсберга. Теперь мы знаем, где искать, и это огромный шаг вперед».
