Животные могли появиться на Земле на 200 миллионов лет раньше, чем считалось

Первые животные могли появиться на Земле на сотни миллионов лет раньше, чем свидетельствуют их окаменелости, — предполагает новое моделирование.

Ранее древнейшие ископаемые свидетельства животных датировались примерно 574 миллионами лет назад, эдиакарским периодом (635–538 млн лет назад). В новой работе исследовательская группа утверждает, что нельзя полагаться только на фрагментарную летопись окаменелостей, и предполагает, что животные впервые появились на целых 200 миллионов лет раньше древнейших известных окаменелостей животных.

В исследовании, опубликованном в пятницу (2 октября) в журнале Science Advances, учёные доказывают, что отсутствие окаменелостей животных в некоторых исключительно хорошо сохранившихся древних породах не означает, что животных не было в истории. Вместо этого они предполагают, что в палеонтологической летописи может отсутствовать ключевая глава эволюции животных, что потенциально отодвигает происхождение животных к периоду между 800 и 700 миллионами лет назад.

Это поместило бы возникновение животных глубоко в неопротерозойскую эру (1 млрд — 539 млн лет назад), возможно, до или во время некоторых из самых экстремальных ледниковых периодов Земли.

Даже если учёные не нашли бесспорных окаменелостей животных из неопротерозоя, это не значит, что животных тогда не существовало. Окаменелости могут отсутствовать в породах по нескольким причинам, в том числе потому, что учёные ищут не в тех местах или условия не подходили для образования окаменелостей, что затрудняет определение самых ранних эволюционировавших животных.

«Пока такие доказательства не появятся, точная дата рождения царства животных остаётся неопределённой», — заявил соавтор исследования Росс Андерсон, доцент естественной истории Оксфордского университета.

Где же животные?

До сих пор большинство исследователей полагались на хорошо сохранившиеся породы эдиакарского периода, включая вэнъаньскую биоту в Китае возрастом около 590 миллионов лет, для изучения timing эволюции животных. Поскольку отложения там содержат уникально сохранившиеся микроскопические организмы, но не содержат однозначных окаменелостей животных, эксперты иногда рассматривали их как своего рода верхний предел того, когда животные могли эволюционировать.

«Так что игра в основном заключается в том, насколько это предшествует нашему первому обнаружению окаменелостей и что произошло в этом эволюционном „чёрном ящике“ между моментом их фактического происхождения и моментом, когда мы получаем первое окно в летопись окаменелостей», — сказала Карма Нанглу, доцент эволюционной палеобиологии Калифорнийского университета в Риверсайде, не участвовавшая в исследовании, в интервью Live Science.

Но исследователи задались вопросом, действительно ли другие местонахождения окаменелостей из известных периодов существования животных содержат свидетельства окаменелостей животных.

Чтобы выяснить это, Андерсон и его коллеги изучили более 140 образцов из хэсэенской биоты в Монголии, которая более чем на 40 миллионов лет моложе вэнъаньских отложений возрастом 590 миллионов лет. Учитывая, что это более молодые отложения, исследователи предположили, что в породе должны остаться следы животной жизни. Используя электронную сканирующую микроскопию, исследователи увидели микроскопические окаменелости, сохранившиеся в исключительных деталях, включая крошечные сферические организмы и эмбрионоподобные структуры с внутренними клетками.

Электронно-микроскопическое изображение Asterocapsoides wenganensis — микроскопической окаменелости из хэсэенской биоты в Монголии. (Фото: Дерек Бриггс.)

Однако, несмотря на качество сохранности, исследователи не смогли идентифицировать ни одну из микроокаменелостей как животных. Это важно, потому что к моменту отложения хэсэенской биоты животные уже присутствовали в других местах Земли.

«Хэсэенская биота разрушает аргумент о том, что исключительные микроокаменелости Вэнъаня означают, что мы увидели бы окаменелости животных в assemblage, если бы они существовали в то время», — сказал Андерсон. «Микроокаменелости Хэсэена сохранились так же хорошо, но животные по-прежнему отсутствуют — несмотря на то, что мы знаем, что в тот момент они существовали».

Использование молекулярных часов

Учитывая отсутствие ископаемых свидетельств, Андерсон и его коллеги обратились к другому распространённому методу датировки древней жизни: молекулярным часам. Молекулярные часы оценивают, когда эволюционные линии разошлись, сравнивая генетические различия между живыми организмами и combining эти различия со скоростями генетических изменений. Например, если два вида птиц имеют пять изменений ДНК, а одно изменение ДНК занимает около 1 миллиона лет, учёные могут оценить, что эти два вида разошлись около 5 миллионов лет назад.

«Молекулярные часы полезны, когда у нас нет особенно хорошей летописи окаменелостей для интересующей группы или интересующего периода времени», — сказала Нанглу.

Когда анализ был ограничен более молодыми вэнъаньскими отложениями, оценка происхождения животных была относительно недавней. Когда они использовали более древние геологические ограничения — в частности, породы в Норвегии, Австралии и Аризоне, отложившиеся между примерно 850 и 730 миллионами лет назад, которые использовались в прошлом для поиска ранних предков животных, — временная шкала изменилась. Сравнивая ДНК современных животных с реперными датами из летописи окаменелостей, а также с эволюционными темпами изменений, их оценка сдвинулась назад примерно на 200 миллионов лет — до примерно 800–700 миллионов лет назад.

«Доэдиакарские окаменелости тел животных по-прежнему ускользают от нас, и этот анализ не доказывает, что животные существовали 800 миллионов лет назад», — сказал в заявлении первый автор исследования Орин Лоле Дурбин, докторант палеобиологии в Вирджинском политехническом институте, на момент исследования бывший студентом Оксфордского университета. «Тем временем наши анализы молекулярных часов показывают, насколько дальше назад может простираться их эволюционная история».

Могли ли животные жить до „Земли-снежка“?

Есть и другие подсказки, что животные могут иметь более длительную историю.

Химические окаменелости, или биомаркеры, интерпретировались как свидетельства, согласующиеся с существованием губок по крайней мере 650 миллионов лет назад — на десятки миллионов лет раньше древнейших известных окаменелостей животных.

Если животные действительно возникли 800 миллионов лет назад, их появление также пересекалось бы с криогенным периодом, который начался около 720 миллионов лет назад как часть неопротерозойской эры. В этот интервал Земля пережила огромные оледенения, часто называемые «Землёй-снежком».

Хотя нет однозначного ответа на вопрос, пережили ли животные это неопределённое время, исследователи планируют изучить дополнительные неопротерозойские породы с другими условиями среды и сохранности, чтобы найти больше доказательств для своего анализа.

«Сами окаменелости по определению скрыты от общего взгляда», — сказала Нанглу. «Помимо этого существует ещё более скрытый мир, и он имеет большой потенциал рассказать нам о происхождении животных».

Источники: Live Science, Science Advances, Оксфордский университет, Калифорнийский университет в Риверсайде, Вирджинский политехнический институт