Первая жизнь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Первая жизнь

Содержание

Введение

1. Зарождение

2. Фрактофузус

3. Диккинсония

4. Кимберелла

5. Сприггина

6. Маркуэлия

Список литературы

Введение

За последние годы учёные обнаружили впечатляющие свидетельство, того как выглядели первые создания на земле. Подсказки к разгадке этой тайны можно найти и среди современных животных. Современные технологии позволяют нам вернуть к жизни самых первых животных, впервые за последние пол миллиарда лет от момента появления. До момента их первого шага по земле. Мы узнаем, как их тела приспосабливались к движению, как развивались рот и глаза. И мы сможем понять, как эти первые организмы заложили основу для развития всех современных животных, какими мы их знаем сегодня.

1. Зарождение

Наше путешествие начинается в Великобритании. Это Чурнвудский лес в Лестершире, в самом центре Англии. Историю жизни можно представить как разветвлённое дерево, каждая веточка которого это виды, живущие сегодня, связанные общими предками внизу, около основания ствола. Главные ветви дерева представляют пять царств живых существ.

1. Бактерии.

2. Протисты - простейшие амёба подобные существа.

3. Грибы.

4. Растения.

5. Животные.

Вопрос, который больше всего меня занимает: как и когда появились самые первые из них? Ответы на этот вопрос начинают появляться только теперь, и мы только сейчас начинаем находить ответы на эти вопросы, и первый из них был найден здесь в Чарнвудском лесу. Чарнвудские местные скалы считаются одними из самых древних в мире. На самом деле им 600 000 000. лет. Каждый геолог знает, или, по крайне мере, был убеждён, что скалы такого возраста не содержат ископаемых. Мальчик сделал поразительное открытие.

Вопреки всем прогнозам ученых всезнаек, он нашёл в этих древнейших Лестерширских скалах окаменелость. Она известна всему миру как чарния, и названа, так как по имени леса, в котором его обнаружили. Но что это такое? Животное или растение?

Дело в том что она происходит из такого далёкого прошлого что различия между двумя этими формами жизни не были ещё так очевидны. Но одно ясно точно, оно было живым.

Чарния - морской организм, часть древнего сообщества живых существ, обитавших в полном мраке на дне океана. Это всё, что мы знали.

- Но что представляло собой это странное существо?

- Когда оно появилось?

- И как связно с современными животными?

Ответы на эти вопросы начали появляться только сейчас. В Чарнвудском лесу были обнаружен и другие находки, например, такие как диск крепившейся к морскому дну и из которого росли перистые ветви Чарнии. И тогда, люди по всему миру, начли поиски искать в древнейших породах, подобных этим. И, чудо, они обнаружили целый ряд ископаемых, что позволило в мельчайших подробностях воссоздать первые главы в истории земной жизни в невероятных подробностях. Все это происходило в очень давние времена. Вообразите, что мы путешествуем назад во времени. Человечеству около 2 000 000. лет. Динозавры вымерли 65 000 000. лет. назад. Чарния в 8 раз древнее, чем сам древний динозавр. Она жила около 560 млн. лет назад. Но в сравнении с возрастом самой жизни это ничто. Да Чарнии и других сложных организмов единственными живыми существами были микроскопические одноклеточные. Первые из них появились около 3,5 млн. лет назад, когда Земля была совсем другой. Континентальные массивы только формировались.

Продолжительность дня равнялась 6 часам, потому что в то время земля вращалась вокруг своей оси быстрее, чем в наши дни. Враждебную и безжизненную сушу покрывали вулканы. Но в глубине океана жизнь уже давала свои первые ростки. Согласно новейшей теории химические вещества, извергаемые из жерл подводных вулканов, затвердевшие и создавшие башни, подобные этим, обеспечили условия, необходимые для появления первых форм жизни. Некоторые из этих существ объединились в колонии, как современные растения, использовали солнечную энергию. Строматолиты на западе Австралии, были образованы подобной фотосинтезирующей бактерией. Другие жили, извлекая питательные вещества напрямую из окружающей среды, как появившиеся позднее грибы и животные которые эволюционировали позже. Такой порядок просуществовал довольно долгое время.

Примерно три миллиарда лет простейшие микроскопические организмы были самой прогрессивной формой жизни на планете. Это более половины всей истории жизни на земле. А затем внезапно, буквально за несколько миллионов лет, в мгновения ока по меркам эволюции появляются сложные организмы. Почему? Это тайна. Но здесь, внизу, на побережье, мы можем найти ключи к этой тайне. Н восточном побережье Канады хранит свидетельство события, которое, возможно, было искрой, запустившей взрывную эволюцию животных. По уровню радиоактивности, возраст этих скал соответствует периоду как раз перед моментом появления сложноорганизованной жизни. Если бы мы смогли понять, в каких обстоятельствах сформировались эти отложения, мы поняли бы почему живые организмы вдруг стали гораздо сложнее.

Фрагменты красного камня, включённые в темную пароду, смотрятся здесь несколько чуждо. И, по сути, так, оно и есть. Геологи называют такие камни «дропстоунами». Они были перенесены сюда ледниками. Когда часть ледника отрывалась от края суши она попадала в море, покрывавшее обширный шельф. В теле такого айсберга были камни, собранные ледником на материке. Когда наконец лёд таял, камни падали в осадок на морском дне. Это было не единственное место, порытое льдом. Дропстоуны той же эпохи, находят отложениях по всему миру. Все данные указывают на то, что было глобальное оледенения. Незадолго до того, как появились сложные организмы, мир прибывал в холодных тисках величайшего оледенения за всю историю.

«Земля - снежок» - так была названа эта эпоха. Земля оказалась в глубокой заморозке. Настолько глубокой? Вполне возможно, что ледяные поля простирались от полюса до полюса. Поверхность моря покрывал лёд. На континентах росли ледяные шапки и ледники. Местами толщина ледникового покрова превышала километр. Нам до сих пор не известны многие детали, но, вероятно, подобные условия сохранялись в течение миллионов лет. Строматолиты и похожие бактериальные колонии, преобладавшие на Земле, были уничтожены надвигающимися ледниками. Жизнь, фактически, была полностью истреблена, прежде, чем по - настоящему начаться. Трудно представить, как жизнь могла сохраниться в таких условия. Но, тем не менее, это так. Микробиолог доктор Хэйзел Бартон считает, что современные ледники могут рассказать нам о том, как это случилось. Она приехала сюда на Колумбийский ледниковый щит в Скалистых горах в поисках современных организмов, способных переносить столь суровые условия.

Окружающая местность выглядит так будто начисто вылизанная - здесь прошёл ледник, уничтожив любую жизнь. Кажется что здесь нет ничего живого. Но для микробиолога это немного похоже на джунгли. Здесь можно заметить изменения цвета на поверхности льда, но это не грязь - это фотосинтезирующая бактерия. Она выжила здесь и создала экосистему, где есть растения и хищники, приходящие сюда в поисках пищи. Даже если это и выглядит безжизненно, на самом деле жизнь здесь цветёт буйным цветом. Существ, которых мы тут видим очень древние. Они пережили большинство мирровых катастроф. Они приспособились даже к великому оледенению. Микроорганизмов, которые живут в таких суровых условиях называют «экстремофилами». Они обладают удивительной способностью, адаптации, закреплённой в их геноме. Вы можете подвергнуть их заморозке, похоронить под километрами льда и нечто из этого их не погубит, настолько велика их жизненная сила.

Мы обязаны своим существование экстремофилам, обитающим на льду, обитающим на льду. Великое древнее оледенение почти погубило всё живое, но крошечные организмы, подобные этим, цеплялись за жизнь в течении миллионов лет. Эти живые существа способны выносить экстремальные условия, постоянно приспосабливаясь к меняющейся экосистеме. Поверхность планеты покрыта бактериальной плёнкой. Между ледником и скальными породами также живут микроорганизмы. Этого было достаточно, чтобы жизнь, в итоге, просочилась на поверхность, лишь только условия отступили. Это выглядело как взрыв. Жизнь просто вырвалась на поверхность. В конце концов, Земля - снежок начала таять. Сохранились свидетельства, что примерно в это время Земля переживала глобальное увеличение вулканической активности в этот период. Извержения пробивали лёд, насыщали воздух углекислым газом. Со временем это привело к парниковому эффекту. Земля удерживала все больше тепла, и лёд начал таять.

Нам ещё многое предстоит узнать о том, что же случилось после, но кажется очень вероятным, что именно таяния Земли - снежка привело к эволюционному всплеску. Ледники таяли, и богатые питательными веществами алые воды устремлялись в океан.

Для выживших клеток этот поток измельчённой породы стал настоящим золотым дождём. Для фотосинтезирующих бактерий, растворенные в воде минералы стали мощным удобрением. Их буйное развитие сильно повлияло на ранние животные клетки. Циано - и другие продуцирующие кислород бактерии распространились по всему миру. Их процветающие колонии выделяли в атмосферу гигантские объёмы кислорода. Именно это стало причиной расцвета царства животных. Теперь микроскопическая жизнь получила все необходимые условия того чтобы развиться в нечто большее. Спустя миллиарды лет одноклеточной жизни в морских глубинах случилось что - то удивительное. Джо этого момент живые клетки размножались делением. Теперь же , благодаря высокому содержанию кислорода, некоторое клетки, делясь, не расходились, а слипались вместе. Не которые из этих скоплений в конечном итоге породили животных.

Чтобы узнать какую роль кислород играл в этом процессе нам потребуется виртуально отправится на Австралийский Барьерный риф, в поисках одного из самых примитивных животных, которое по праву может оказаться живым ископаемым. Это один из простейших многоклеточных организмов известных нам на сегодня, и, тем не менее, основные принципы строения его тела позволили ему просуществовать, фактически без изменений, на протяжении 600 млн. лет. Это губка. Губка это не более чем группа простых клеток, слипшихся в одно целое. У них нет ни пищеварительной, ни нервной, ни кровеносной систем. Дышат и питаются они просто прокачивая морскую воду через канальцы в теле. Но эти существа помогут нам понять как клетки, когда-то в первые начали слипаться вместе, и смогли сформировать настоящее тело. На микроскопическом уровне клети губки связаны между собой переплетениями нитевидных эластичных протеиновых молекул - коллагеном.

Такой коллагеновый клей находят только у животных и не у кого более. Коллаген иногда называют клейкой лентой животного мира. Это самый распространённый белок в нашем теле. Он составляет основу нашей кожи. Пластические хирурги применяют его для увеличения губ. Для производства коллагена необходим кислород и с увеличениям его количества в атмосфере в конце эпохи Великого оледенения, клетки были способны к его синтезу.

Остров Герон, большой барьерный риф. На местной исследовательской станции учёные пытаются понять, как на земле появились первые многоклеточные организмы. Чтобы ответить на этот вопрос, морской биолог профессор Бернард Дегнан изучает губок. То, что объединяет губок с остальным царством животных можно увидеть на клеточном и генном уровнях. Судя по генам нет никаких сомнений, что перед нами животное. Мы ищем то, что связывает всех животных - то, что роднит человека с шимпанзе, тигром, и даже с губкой .

Если мы найдём эти общие связи, мы как никогда приблизимся к пониманию самой сути многоклеточности в животном царстве. Классический эксперимент может кое-что прояснить. Сначала губку разрезают на маленькие кусочки. Затем, через сито на дне шприца, эти кусочки выжимают. Это позволяет выделить из тела губки отдельные клетки. Это может показаться жестоким по отношению к живому организму, но для губки это не имеет никакого значения. Зато нам откроется нечто совершенно удивительное. Клетки начинаю двигаться… затем объединяются в группы. Вскоре эти группы сбиваются в ещё большие группы. И вот, три недели спустя, перед нами предстаёт миниатюрная губка.

Губки обладают поразительной способностью к регенерации. Губку можно восстановить целиком из разрозненных клеток. Этот эксперимент помогает нам понять, что же случилось 600 млн. лет назад с самыми первыми животными. Сначала клетки могли собираться вместе, прикрепляться одна к другой посредством внеклеточных белков, вроде коллагена. Этот белковый клей удерживал их вместе. В то же время они были способны взаимодействовать друг с другом и обладали необходимой подвижностью, что дало в итоге нечто большее - крупное макроскопических размеров многоклеточное животное. Многоклеточным быть выгодно.

Колонии клеток собирают больше еды, лучше контролируют состояние внутренней среды, и действуют эффективней, работая, как одна команда. И это было только начало. В Канаде есть удивительное место, которое может поведать нам, что же произошло дальше. Вы увидите как, спустя всего лишь несколько миллионов лет после Великого оледенения, самые ранние многоклеточные организмы стали гораздо сложней…и значительно крупнее. Это мыс Ошибки на острове Ньюфаундленд. Назван он так потому, что в прошлом моряки, прибывающие к восточному берегу Северной Америки, попадали в частые здесь туманы, и, при попытке выйти в открытый океан и вернуться на курс, разбивались о местные скалы. Но сегодня Мыс Ошибки пользуется совсем другой славой. Сегодня он признан одним из самых важных местонахождений ископаемых во всём мире. На нём находятся останки самых первых животных, появившихся на этой планете. Ископаемые в этих скалах и прекрасны и странны одновременно.

Рис 1. Останки самых первых животных

Когда солнце стоит в небе не высоко, его косые лучи позволяют разглядеть существ во всех подробностях. Эти животные уже не просто бесформенное скопление одинаковых клеток, как губки. Они имели совершенно определённую форму. Среди них есть существа, в точности похожие на чарнию, впервые найденную в Чарнвудском лесу. Здесь есть не только сотни экземпляров Чарнии, но и целые сообщества других странных существ. Все эти замысловатые отметины и отпечатки, которые вы видите на рисунке, напоминают следы детей, игравших на влажном песке. Как будто идёшь по ковру из древних существ. Трудно вообразить, что 565 млн. лет назад это было дно океана и населяли его одни из первых животных на нашей планете.

На мысе Ошибки, исключительные условия сохранили для нас этих существ в мельчайших подробностях. Каждый из этих пластов породы был когда-то илом, лежащим на дне океана. Из-за большой глубины вода здесь была очень холодной и бедной кислородом, поэтому животных, умиравших здесь, долгое время не трогало разложение. И многие из них сохранились с удивительной степенью совершенства. Что же сделало это место таким особенным?

Недалеко отсюда над морским дном возвышался вулкан, извергая миллионы тон пепла. Пепел, оседая на дне, толстым слоем покрывал всё будто в неких подводных Помпеях. За миллионы лет пепел сам был погребён под наслоениями ила, а затем все это превратилось в скальную породу. Спустя сотни миллионов лет горообразующие силы подняли эту часть морского дна. Теперь она возвышается над побережьем современной Канады. Д-р Гай Нарбонн мировой эксперт по местным ископаемым. Вся эта поверхность когда-то было илистым морским дном, на котором обитали эти существа. Все они погибли под слоем вулканического пепла, накрывшего их. Эта порода, испещрённая розовыми и белыми крапинами, собственно и есть вулканический пепел. Вулканический пепел сохранил этих существ в мельчайших деталях, как гипс, наложенный н сломанную руку, сохраняет тончайший рисунок кожи. Метод радио датировки этого светлоокрашенного слоя пепла позволил Гаю точно определить возраст извержений, а, следовательно, и ископаемых.

Некоторым из них 579 млн. лет. Это одно из лучших ископаемых на поверхности этих скал, (рис.1). существо состоит из дисков, на каждом из которых находятся эти вздутия. Всё это похоже на диск для пиццы, как мы ласково и называем этот экземпляр. Строение очень простое, но, тем не менее, первое по-настоящему крупное животное в истории Земли. «диск для пиццы» только один из видов, найденных здесь. Чаще других здесь встречаются отпечатки, похожие на вайи папоротника - гигантская разновидность Чарнии. У нас есть около 200 экземпляров этого вида. Чарния, найденная в Чарнвудском лесу, жила обособленно. Но на Мысе Ошибки, сохранилось целое сообщество этих существ. Эта находка может поведать нам много нового. Вы называете это существо животным, но животное ли это? Оно больше похоже на растение. Да, это довольно спорный вопрос. Мы определённо знаем что это было не растение, потому что в воде на глубине тысяч метров недостаточно света, даже для чтения газеты. На такой глубине света на несколько порядков меньше, чем нужно для фотосинтеза. Ну хорошо, ясно, что это не фото синтетик. Слишком глубоко для них. Следовательно, это не растение! Так чем же оно питалось?

Скорее всего, это существо питалось растворенными в воде питательными веществами. То есть впитывало их всей поверхностью тела. Очень тонкой. Возможно, не толще, чем ноготь вашего большого пальца. Очень примитивное существо. Эти животные были очень простыми. За пределами световой зоны они выживали, поглощая химические вещества. Большинство животных, как известно, способны двигаться. На личиночной стадии к движению способны даже губки и кораллы. Но эти существа не оставили свидетельств своей подвижности. Они все были не подвижны. Они не могли передвигаться, не имели рта, не имели мускулатуры. Вероятно, были бесцветны, а может, были окрашены в жутковатые бледные тона. Это древнейшие крупные многоклеточные существа на Земле, древнейшие существа, которых уже можно называть протоживотными. Они не похожи не на одно современное живое существо. И хотя они не посредственно с нами не связаны, как некоторые наши дальние родственники, они могут помочь нам понять наши собственные истоки.

Одна из самых необычных вещей касающихся этих удивительных протоживотных, то, как были скроены их тела. В отличии от современных организмов, эти имели очень простую схему ветвления. Не смотря на их размер, они ещё были примитивными животными. Их можно было бы собрать, используя лишь 6-8 генетических команд. Сравните с 25.000 таких команд, которые потребовались бы для млекопитающего вроде нас. Это становится понятно, если рассмотреть их пристальней. Видно, что они состоят из ряда очень мелких модулей, прикреплённых один к другому несколькими разными способами. Модульный или фрактальный способ построения их тела одно из главных направлений исследования.

2. Фрактофузус

Мы сосредоточимся на изучении одного определённого вида, это «фрактофузус». Самое распространенное ископаемое на Мысе Ошибки. У учёных есть тысячи образцов этого вида. По-видимому, это существо просто лежало на морском дне, представляя собой тонкую веретенообразную массу плоти. Состояло оно из таких вот секций. По 20 с каждой стороны. Смотрите рис.3

Рис.2 « фрактофузус»

Рис.3 образец « фрактофузуса»

Если рассматривать каждый элемент в отдельности, становится видна необыкновенно тонкая ветвистость. Такое строение мы называем фрактальным или само подобным. Эти существа росли , само подобно разветвляясь. Каждое ответвление подобно тому, на котором оно выросло - от микроскопического уровня и выше. Это был простой, но очень эффективный способ построения тела. Поверхность такого тонкого разветвлённого тела имела огромную площадь. Что позволяло поглощать питательные вещества напрямую без помощи рта и пищеварительной системы. Фрактальная схема строения тела была простой и в то же время очень эффективной. Именно она позволяла появиться первым крупным животным в истории Земли. Фрактальная строение оказалась идеальным для того чтобы ранее организмы начали развиваться. Легко понять почему. Для создания одного такого существа нужно минимум генетической информации. Чтобы повторить фрактальное ветвление потребуется сделать 6-8 операций на вашем домашнем компьютере. А затем, комбинируя их, создать большие элементы, буквально как в детском конструкторе Лего, где из мелких блоков, расположенных в нужном порядке, создаётся большая конструкция.

Ископаемые Мыса Ошибки дали нам обстоятельные знания о фрактальных животных. Отсутствие этих существ в более поздних породах так же имеет большое значение. Всего лишь несколько миллионов лет спустя после своего появления они исчезают, не оставив после себя потомков, знаменуя этим эволюционный тупик. Причина? Исключительная простота фрактальной схемы роста. Первые 20 млн. лет они полностью доминировали в эволюции сложных многоклеточных протоживотных. Тем не менее, такой быстрый успех стал причиной их исчезновения. Они просто оказались не способными к дальнейшему усложнению, к развитию кишечника, мозга, мышц и зубов, которые появились у более поздних животных. Когда животные обзаводятся этими органами, они получают, горазда большую свободу для модификации своих тел. И, в конце концов, такие животные появились. Чтобы их увидеть, я отправляюсь на юг от Ньюфаундленда через экватор в Южную Австралию. На Эдиакарские холмы. Здесь найдены животные, строение тела которых основано на тех же принципах, что и у всех современных животных… включая нас. Существа которых находят здесь, появились сразу после начала вымирания фрактальных животных. И около 550 млн. лет назад, они такие разнообразные по форме, представили миру кое - что совершенно новое… подвижность.

Как и почему животные обрели способность передвигаться? Науке уже есть что ответить на эти любопытные вопросы. Большую часть информации дают необычайные ископаемые. Команда учёных, возглавляемая палеонтологом д-м Джимом Гелингом, извлекла на свет эти подробнейшие свидетельства. Если у вас есть залежи, покрытые красной глиной, у вас появляются хорошие шансы найти в них окаменелости отличной сохранности. По своему происхождению это морское дно. И это морское дно сильно отличалось от ископаемого глубоководного дна на Мысе Ошибки. Когда-то оно было мелководным рифом. Ему около 550 млн. лет. Дно это покрывал органический ил. Он мог быть зеленоват ого оранжевого оттенка. Это мы точно знаем. Но в нём содержалось много органического материала, производимого бактериями и всеми видами микроорганизмов.

И вот, сидя среди этого сада липкой слизи, учёные обнаружили этих странных и исторических существ. Учёные занимаются расшифровкой этих ископаемых. Но это не так-то просто, потому что эти существа всё ещё не имели твёрдых частей тела. Если бы мы работали с динозаврами, на м пришлось бы прийти на место и найти кости, осторожно их, выкопав, и отправить в лабораторию, после чего реконструировать динозавра. Но мы не имеем дело с костями. Мы изучаем мягкотелых существ. Всё что есть, это отпечатки нежных существ, распластанных на морском дне. Несмотря на трудности, нам удалось обнаружить неоспоримые доказательства того, что эти животные были подвижны.

3. Диккинсония

На ископаемом дне мы нашли кое-что интересное. Это ряды не чётких, но вполне различимых окружностей. Они почти одинаковы оп размеру и часто перекрывают друг друга. И если и вы проследуете взглядом до конца этого ряда, вы обнаружите углубления с отпечатком совершенно определённого вида. Это «диккинсония». Диккинсонии были похожи на подушки, лежащие на морском дне. Размером они были от монеты до ванного коврика. Их отпечатки несут в себе кое-что очень важное. Это первые свидетельства активного движения у животных, обитавших на морском дне.

Рис.4 «диккинсония»

Первые движения животных, несомненно, были медленными, возможно даже на столько, что были почти незаметны. Чтобы увидеть их в движении, необходимо ускорение. Диккинсония переползала с одного места кормёжки в к другому, и поглощала органический материал под собой, а затем ползла дальше. Возможно, она двигалась с помощью сотен крошечных трубчатых ножек, как современная морская звезда. Раскопки в Эдиакаре показывают, что диккинсония была не единственным подвижным существом. В поисках пищи вокруг неё суетились другие животные.

4. Кимберелла

На камнях были обнаружены очертания - место отдыха животного, похожего на слизня, называемого кимбереллой. И отметины, которые показали нам, как оно питалось. У неё был хоботок, которым она исследовала ил в поисках пищи, оставляя царапины. Это говорит нам не только о способе питания кимбереллы, но так же и о том, как она двигалась. Посмотрев на её следы, в одной точки она начинала свою кормёжку, а затем продвигалась дальше, где и оставила много канавок и борозд, в иле, где и нашла своё последние пристанище. Всё это показывает нам, не только каким образом питалось животное, но и каким образом оно двигалось.

Кимберелла была в числе первых предков современных моллюсков. Возможно, у неё была мускульная нога - такая же, как у современных улиток и слизней - с помощью которой она передвигалась по морскому дну. Ускоренная съёмка реконструкции морского дна эдиакары даёт нам представление о том, каким оживлённым местом стали современные океаны в то время. Несмотря на то, что движение заключалось в едва заметном ползании по морскому дну, это не имело значение, потому что любое подвижное животное имело преимущество над существом, прикреплённом к морскому дну. Оно могло уйти от опасности, могло двигаться по направлению к источнику пищи, могло покинуть место, перенаселённое конкурентами.

5. Сприггина

Это был один из огромных шагов жизни по пути прогресса. Активный тип движения сильно повлиял на расположение органов животных. Во времена эдиакарской фауны ещё были живы некоторые из тех прекрасных фрактальных животных, что вы видели на Мысе Ошибки, но на Эдиакарских холмах мы видим кое-что совсем иное. Здесь, впервые, мы видим намётки схемы строения тела всех будущих животных, включая нас. Принцип построения тела современных животных основан на билатеральной симметрии.

Здесь мы видим сприггину Рис.5

Рис.5 Сприггина.

Сприггина представляет собой первое в истории животное с чистой билатеральной симметрией. У неё было тело с головой на одном конце и хвостом на другом. И если разрезать сприггину ровно посередине, получается две зеркальные половины. Сприггина лишь одна из огромного множества ископаемых Эдиакарских холмов, ставших на этот путь эволюции. У сприггины была голова и хвост, так что она могла двигаться в определённом направлении. И вполне вероятно, что у неё были органы чувств сосредоточенные на голове. Почему наш нос находится рядом со ртом? Это не случайность. Мы бы хотели обонять пищу до того, как мы проглотим её. Почему наши глаза находятся надо ртом? Благодаря этому мы видим то, что едим. Эта голова демонстрирует нам, что органы чувств непрестанно развивались.

Сприггина была способна почувствовать пищу, лежавшую на морском дне. И, несомненно, у неё был механизм, позволяющий ей двигаться по направлению к источнику пищи. Билатеральные животные, подобные сприггине, имели ещё одно преимущество. Между головой и хвостом у них располагались многочисленные сегменты. Такие животные могли увеличиваться в размерах простым прибавлением числа сегментов.

Кроме того, каждый сегмент мог выполнять определённую работу. Как только вы начинаете двигаться, у вас развивается передний конец, который становится вашей головой, и, как следствие, появляется задний конец тела. А между ними сегменты, к которым можно добавлять различные придатки. Это основная модель, которой можно снабдить дополнительными функциями. На переднем конце вам могут понадобиться органы чувств, глаза, щупальца. Придатки же вы можете изменять, превращая их в крючки и клешни для ловли добычи. На заднем конце тела понадобится отверстие, через которое удаляться отходы жизнедеятельности. Таковы основные принципы строения тела почти всех современных животных. 3 млрд. лет понадобилось, чтобы на Земле появились первые многоклеточные животные. И вдруг, менее чем 100 млн. лет спустя, в мгновение ока по меркам эволюции, появились существа, ставшие родоначальниками всех современных животных. У них были, голова хвост и сегментированное тело. Они были способны передвигаться в поисках пищи. Почему животные вдруг стали настолько сложными? Возможно, Эдиакарские холмы содержат ответ на этот вопрос. Живые организмы не могут жить вечно. Для того чтобы выжить, вид должен размножаться и первые простые животные делали это очень просто, непосредственным делением.

Но для выживания нужно так же, чтобы вид был способен изменяться, согласно изменчивым условиям среды. А для этого процесс репродукции должен проходить несколько иным образом. Свидетельство того, как это происходило, были найдены в тех же древнейших австралийских породах. В 2007 году палеонтолог д-р Мэри Дросер обнаружила в этих отложениях, возрастом 550 млн. лет, первые свидетельства полового размножения у животных. Фунисия - животное, которое нас интересует. Если теория Дросер верна, то это, похожее на червя создание, размножалось, обмениваясь генетическим материалом с другими особями. Обмен генами или секс комбинирует генетический материал, значительно ускоряя эволюцию и усиливая изменчивость. Половое размножение, безусловно, одно из важнейших эволюционных приобретений жизни за всю её историю. Благодаря ему, мы имеем то разнообразие, которое имеем. От птицы до пчелы. Насколько мы знаем это первое свидетельство полового размножения у животных. Нет, мы не застали животное во время самого акта, но мы нашли то, что, как нам кажется, сопутствовало процессу полового размножения. Это ископаемое является ключом Мэри Дросер. Маленькие круги - место крепление животных к грунту. Видно, что следы крепления примерно одного размера. Все они около 2-х мм в диаметре. Мы можем посмотреть в любом другом месте - везде фунисии не больше полсантиметра в диаметре. Фунисий одного размера всегда находят вместе. Такое единообразие размера, как считает Мэри Дросер, свидетельствует о появлении нового вида репродукции. Мы связываем это с половым размножение. Взгляните на современную природу - когда есть такая сортировка по размеру, это в 99.9% случаев следствие полового размножения. Чтобы понять почему, мы перемещаемся на 2000 миль на северо - восток от Эдиакары к Большому Барьерному рифу. Здесь обитаю животные, которые, как мы думаем, размножаются тем же способом, что и фунисии.

Кораллы, как и фунисии, прикреплены, к морскому дну. Питаются они, фильтруя воду и извлекая из неё питательные вещества. Процесс их размножения представляет собой один из величайших природных спектаклей. Это случается раз в год. Мы не знаем, как они согласуют свои действия. Вероятно, на это влияют лунные циклы. Но они могут помочь нам понять, как появилось половое размножение.

В одно и то же время все кораллы выпускают в воду бесчисленное множество сперматозоидов и яйцеклеток. Одновременность этого события увеличивает шансы оплодотворения. В одно и то же время происходит миллионы зачатий. Вырастая, кораллы создают колонии и каждую из них образуют особи одного возраста и размера. То же мы наблюдаем и у Фунисий. Вряд ли Фунисия была первым животным, размножавшимся половым способом. Её находка позволяет предположить, что множество других животных размножались, обмениваясь своими генами. Это могло бы объяснить столь быструю эволюцию многоклеточных. Появление полового размножение ускорило эволюция. Его суть в быстром переборе огромного количества генетических комбинаций. Благодаря этому многие виды способны быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды.

550 млн. лет назад фауна находилась на грани большого эволюционного скачка. К среде, где животные становились все более подвижными, нужно было приспосабливаться очень быстро. Движение требовало много энергии. Простое поглощение питательных веществ поверхностью тела, подобно Диккинсонии, было неэффективно. Подвижные животные нуждались в большом количестве пищи. Это должно было привести к образованию первых желудков, ртов и зубов. Чтобы увидеть, как это, возможно, происходило. Мы отправимся в Швейцарию, где новые технологии открывают нам окно в прошлое. В Швейцарии находится один из самых мощных в мире микроскопов. Профессор Филипп Донохью готовит крышечные ископаемые для исследования с помощью синхротрона. Эти шарики были добыты в одном из южнокитайских карьеров. Каждый из них представляет собой окаменелый эмбрион древнего существа. Если мы действительно хотим понять эти окаменелости, нам недостаточно будет изучить только их поверхность даже с помощью электронного микроскопа. Нужно заглянуть внутрь. Мы применяли метод рентгеновской томографии. Что-то вроде компьютерной томографии, используемой в больницах. Но и этого оказалось мало, нам нужен был прибор, способный показать мельчайшие, в тысячные доли мм, детали.

Синхротрон единственный подобный аппарат, обеспечивающий нужную величину разрешения. Он способен показать нам мельчайшие детали внутреннего строения окаменелых эмбрионов. Имелись окаменелости прекрасной сохранности, а новые технологии открыли нам мельчайшие детали их строения. Мощные генераторы гонят высоко заряженные электроны по кольцевой трубе, разгоняя их до около световой скорости.

6. Маркуэлия

организм простейший окаменелость фрактофузус

Спустя миллион кругов рентгеновское излучение, которое испускают электроны, настолько мощное, что способность пройти твёрдую породу или эти крошечные окаменелости. Донохью использует данные, полученные с помощью синхротрона. Для создания трёхмерной модели этих ископаемых. Нам известно, что это эмбрион, потому что он окружён сохранившейся яйцевой оболочкой.

С помощью томографии мы увидели там, внутри, недоразвившейся животное. Окаменелый эмбрион принадлежит крошечному морскому червю маркуэлии. Она жила на 20 млн. лет позже эдиакарской фауны. Благодаря 3D модели Донохью заглянул внутрь эмбриона, где ему открылось нечто до этого совершенно неизвестное.

Рис. 6 «Маркуэлия» окаменелый эмбрион крошечного морского червя

Эти ископаемые являются первым свидетельством появления у животных пищеварительного канала. Ясно различимо ротовое отверстие на одном конце, окружённое кольцами зубов, обращённых по направлению ко рту. Вдоль всего тела шёл кишечник, который заканчивается анусом на другом его конце. Внутреннее пищеварение позволяло маркуэлии извлекать энергию из пищи самым эффективным способом. А наличие зубов предполагало новую диету - хищничество. Тот факт, что её рот был вооружён кольцами зубов, которые должны были препятствовать высвобождению схваченной жертвы, говорит, что перед нами настоящий хищник. Так в океане появились первые охотники. Это сильно повлияло на дальнейшее развитие жизни, и спровоцировало эволюционный взрыв, произведший на свет предков всех современных животных. Последующая эволюция делала живые формы всё более сложными и совершенными. Моря населяли грозные хищники, а величественные чудища стали хозяевами земли.

Список литературы

1. Веймарн А.Б., Найдин Д.П., Копаевич Л.Ф., Алексеев А.С., Назаров М.А. Глобальные катастрофические события и их роль при стратиграфических корреляциях осадочных бассейнов разного типа. - Министерство природных ресурсов РФ, 1998.

2. Горшкова Г.П., Якушова А.Ф Общая геология. - Изд-во МГУ, 1973

3. Иорданский Н.Н. Макроэволюция: Системная теория. - М., 1994.

4. Иорданский Н.Н. Эволюция жизни. - М. «Академия», 2001.

5. Красилов В.А. Модель биосферных кризисов. \\ Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. Вып. 4. М.: Издание Палеонтологического института, 2001. С. 9-16.

6. Татаринов Л.П. Очерки по теории эволюции: Сер. «Академические чтения». М., 1987.

7. Якушова А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология - Изд-во МГУ, 1973.

Размещено на Allbest.ru