Бразильская находка перевернула всё, что мы знаем о зарождении жизни на Земле

Международная команда палеонтологов пересмотрела одну из самых ярких «улик» раннего появления животных на Земле — загадочные структуры в бразильских породах возрастом около 540 миллионов лет. Оказалось, что это вовсе не следы крошечных червеобразных существ, а следы бурных микробных сообществ из бактерий и водорослей, что заставляет по‑новому взглянуть на то, когда и в какой среде действительно появились первые сложные животные экосистемы, пишет Gondwana Research.

В палеонтологии крайне редко случаются открытия, которые не просто добавляют детали к привычной картине прошлого, а заставляют учёных пересматривать сами отправные точки истории жизни. Именно такой случай произошёл с микроокаменелостями из Бразилии, которые считались одними из древнейших свидетельств существования животных на планете.

Структуры в породах эдиакарского периода ранее интерпретировали как следы передвижения мейофауны — крошечных беспозвоночных, оставлявших тонкие бороздки на дне древнего моря. Если бы эта версия подтвердилась, история животных откатывалась бы ещё дальше в прошлое, задолго до знаменитого кембрийского «взрыва» биологического разнообразия.

Новое исследование буквально «заглянуло внутрь» этих окаменелостей с помощью современной микро- и нанотомографии. Команда под руководством Бруно Беккера-Кербера из Бразилии и его коллег показала: вместо следов передвижения многоклеточных в породах Таменго формации в штате Мату-Гросу-ду-Сул сохраняются колонии бактерий и водорослей с хорошо различимыми клеточными структурами и остатками органики.

Для работы исследователи использовали одну из самых продвинутых научных установок страны — ускорительный комплекс Sirius и его микротомографическую линию MOGNO. Такая техника позволяет строить трёхмерные модели окаменелостей и разглядеть детали толще человеческого волоса, не разрушая образец.

Результат оказался неожиданным даже для самих авторов: вместо «тропинок» от крошечных животных они увидели клеточные перегородки, скопления пирита, связанного с активностью сероокисляющих бактерий, и структуры, больше похожие на микробные маты, чем на следы жизни сложных организмов. По словам Беккера-Кербера, «это не следы животных, передвигавшихся по дну моря, а архитектура микробных сообществ», сохранившаяся в древнем мелководном бассейне.

Учёные выделили как минимум три размерные группы окаменелостей, что говорит о сложной многокомпонентной микробной экосистеме. В неё, по их оценкам, входили цианобактерии, сероокисляющие бактерии, а также зелёные и красные водоросли — то есть целый микромир, живший на дне позднеэдиакарского моря. Некоторые современные сероокисляющие бактерии достигают размеров, сравнимых с толщиной человеческого волоса и хорошо видны невооружённым глазом, поэтому подобные организмы вполне могли оставлять заметные структуры и сотни миллионов лет назад.

Если выводы исследования подтвердятся, позднеэдиакарские океаны оказываются куда менее гостеприимными для животных, чем предполагалось раньше. Низкий уровень кислорода мог ещё не позволять широко распространиться активным, подвижным беспозвоночным, а значит, Земля непосредственно перед кембрийским «взрывом» оставалась миром, где главную роль играли микробы, а не животные.

Это напрямую бьёт по прежней гипотезе: считалось, что сами бразильские микроструктуры доказывают существование развёрнутых животных сообществ за несколько миллионов лет до резкого скачка разнообразия. Теперь же та же находка превращается в аргумент в пользу более медленной кислородной «революции» и более долгого доминирования микробных экосистем в истории планеты.

Не менее важен и геологический контекст. Породы формации Таменго сформировались в мелководных морях на окраине древнего суперконтинента Гондваны, который позже распался на современные материки — Южную Америку, Африку, Антарктиду, Австралию и Индийский субконтинент. По сути, исследователи работают с фрагментами доисторического мира, существовавшего задолго до привычной нам карты Земли.

Эта же научная группа ранее сообщала о возможной находке одного из древнейших лишайников в тех же регионах Бразилии, что ещё раз подчёркивает: края бывшей Гондваны могут хранить ключевые доказательства ранних этапов эволюции жизни. Новая работа показывает, насколько сильно современные методы визуализации и химического анализа способны изменить трактовку, казалось бы, давно изученных окаменелостей.

Для эволюционной биологии это серьёзный сигнал. Сценарий появления сложных животных, вероятно, был менее прямолинейным и быстрым, чем это казалось по ранним находкам «следов» мейофауны. Возможен вариант, при котором прямо на пороге кембрийского «взрыва» Земля всё ещё оставалась планетой, где основную роль играли микробные ковры и бактериальные колонии, а не многоклеточные животные.

До кембрийского взрыва: что такое эдиакарский период

Эдиакарский период — финальный этап позднего докембрия, который длился примерно с 635 до 539 миллионов лет назад и предшествовал резкому росту разнообразия животных в кембрии. В это время в океанах уже существовали крупные мягкотелые организмы и сложные микробные маты, но их природа и место в эволюционном древе до сих пор активно обсуждаются.

Долгое время палеонтологи искали в эдиакарских слоях именно следы активной деятельности небольших животных — туннели в осадках, «тропинки» на дне и другие структуры, которые могли бы указывать на появление подвижной мейофауны до кембрийского «взрыва». Бразильские микрофоссилии как раз считались одним из таких ключевых аргументов, смещавших начало истории животных на более ранний срок.

Почему Бразилия так важна для изучения ранней жизни

Районы Корумбы, Бониту и Серра-да-Бодокена в штате Мату-Гросу-ду-Сул — это часть древнего мелководного морского бассейна, существовавшего на окраине Гондваны. Здесь хорошо сохранились слои, сформированные незадолго до кембрийского периода, поэтому местные породы стали естественным «архивом» перехода от доминирования микробной жизни к миру сложных животных.

Именно в этих породах нашли структуры, которые десятилетиями считались следами ранних животных, а затем переразобрали с помощью новейших методов визуализации. Дополнительный интерес к региону подогрел и тот факт, что здесь же была описана одна из наиболее древних кандидатов на роль лишайника, что говорит о потенциальном разнообразии древних симбиотических организмов на окраинах Гондваны.

Как новые технологии переписывают старые «истории» окаменелостей

До появления современных томографических установок и продвинутой химической аналитики палеонтологам приходилось судить о природе странных структур в камне в основном по внешней форме и контексту находки. Это делало интерпретации уязвимыми для ошибок: похожие по очертаниям следы могли иметь совершенно разное происхождение.

Использование источников синхротронного излучения, таких как комплекс Sirius, позволило увидеть внутреннее строение окаменелостей вплоть до отдельных клеточных перегородок и минерализованных остатков органики. Несколько таких переоценок уже привели к громким пересмотрам «сенсаций» — от якобы древнейших животных до спорных следов первых наземных организмов, и бразильский случай стал одним из наиболее показательных примеров.

Напомним, ученые из КНР протестируют размножение человека в космосе.