Mitä elämä oli maapallolla miljoonia vuosia sitten?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Biologisten lajien lukumäärän jyrkkä kasvu, jota kutsutaan "kambrian räjähdykseksi", avasi fanerozoicin - "eksplisiittisen elämän" aikakauden. Edellisen aikakauden "salainen" elämä oli kuitenkin myös hyvin monimuotoista ja synnytti muun muassa jättimäisiä muotoja. Tämän uskomattoman muinaisen eläimistön salaisuuksien löytämisen mahdollistivat Venäjällä tehdyt löydöt.

Ensimmäiset jäljet makroskooppisista pehmeärunkoisista monisoluisista olentoista, jotka voitiin huolellisesti katsoa prekambrian syyksi, löydettiin 1860-luvulla Newfoundlandin alueelta. 1900-luvulla tehtiin merkittäviä löytöjä Namibiasta ja Australiasta. Maamme alueelta löydettiin erillisiä fossiileja kaivoista (Ukraina, Krim, Ural) uutetusta ytimestä.

Nämä olivat pieniä painatuksia, jotka muistuttivat joko kiekkoja tai kakkuja, joita ei edes heti tunnistettu elävien olentojen jälkiksi: jotkut uskoivat, että puhumme geologisten prosessien jälkistä. Ongelmana oli, että kiven ikää ei alunperin voitu määrittää luotettavasti, ja jotkut tutkijat pitivät löydöt johtuen kambrikaudesta, silluurista tai ordovikiasta.

Varmuus ilmestyi vasta vuonna 1957, jolloin Iso-Britanniasta löydetyn charnia-nimisen olennon jäljet ajoitettiin yksiselitteisesti esikambrian aikakauteen.

Mielenkiintoista on paitsi se tosiasia, että suuren Prekambrian eläinten jäännökset löydettiin, myös se, että niiden ulkonäkö ja rakenne osoittautuivat erittäin epätavallisiksi, ikään kuin he puhuisivat muukalaisesta elämästä. Mutta tästä elämästä, jota kutsutaan Vendian tai Ediacaran, eliöstöksi, tuli ensimmäinen monisoluisten organismien massa esiintyminen fossiiliaineistossa, joka asui valtameressä yli 600 miljoonaa vuotta sitten.

Vendin eläimistön laajimman ja ainutlaatuisimman jalanjälkien sijainnin historia alkoi vuonna 1972, jolloin opiskelija-harjoittelija AV Stepanov löysi useita organismien jalanjälkiä Onegan niemimaalta Syuzma-joen suulta (Arkangelin alue) ja toimitti löydön ANSSSR:n geologinen instituutti.

Instituutin työntekijä, professori B. M. Keller, tutki tulosteet ja totesi niiden samankaltaisuuden Namibiasta peräisin olevan esikambrian eläimistön tulosten kanssa. Pian retkikunta lähetettiin Valkoisenmeren rannoille Syuzman pensaiden luo. Opiskelijan löytöjen paikalta ei löytynyt mitään, mutta noin viisi kilometriä jokea ylhäällä retkikunta kohtasi paljastuman jyrkällä rannalla.

Ulkonevista hiekkakivipaloista löydettiin uusia painatuksia. Seuraavana vuonna löytäjien jyrkän 15 metrin "seinän" kohdalla korvattiin uusi tutkimusmatka, johon kuuluivat N. M. Chumakov ja näiden rivien kirjoittaja.

Valehtelee ja ryömi

Kaikki, mitä tiedämme vendin eläimistöstä, on tullut meille ohuina kohokuvioiden muodossa hiekkakiven pinnalla. Näistä olennoista on sekä negatiivisia että positiivisia esityksiä.

Wend oli kolmen säteen symmetrian valtakunta. Tribrachidium on klassinen esimerkki tällaisesta olennosta (kuva alla). Luonnollisten vihollisten puuttuessa (vendilaisen eläimistön edustajat eivät syöneet toisiaan) tribrachidium makasi rauhallisesti pohjassa, ja jotta se ei menetäisi virran eri puolilta tuomia ravintoainemikrohiukkasia, se sai kolme suuaukkoa. Sitten suoliston kolmen haaran kautta ruoka pääsi kehoon.

Toinen vendin eläinlaji koostui organismeista, joilla oli kaksipuolinen rakenne, mutta toisin kuin myöhemmillä eläimillä, kuten trilobiiteilla, vendin olentojen ruumiin oikealla ja vasemmalla osalla ei ollut täydellistä symmetriaa.

Niille oli ominaista ns. laiduntava heijastussymmetria, kun vastakkaiset "säteet" sijoitetaan vastakkain "checkboard"-kuviolla. Alimmassa kuvassa on Dickinsonia-eläimen tulos. Joissakin tämän tyyppisissä organismeissa, esimerkiksi Andivassa, kefalisaatio on selvästi näkyvissä - pään alueen eristäminen, luultavasti herkillä soluilla.

Suojattu jäällä ja liidulla

Joen rannalla olevasta kalliosta tuli meille ikkuna käsittämättömän kaukaiseen menneisyyteen. Kävin siellä useita vuosia peräkkäin, ja joka vuosi tein meille uusia löytöjä. Keväällä sulava jää repi rannikolta uusia hiekkalaattoja, joissa oli vendin aikakauden jälkiä. Kaikki tämä oli ensimmäistä kertaa Venäjällä - niin paljon, niin monimutkaisesti ja niin monimuotoisesti.

Näytti siltä, että uskomattoman tieteellisen menestyksen jälkeen oli vaikea odottaa mitään enempää. Mutta päätimme kuitenkin katsoa ympärillemme: Valkoinen meri on suuri - yhtäkkiä sen rannoille tulee uusia lupaavia paikkoja. Valinta osui Talvivuorille, jotka sijaitsevat noin 200 km merireitistä Syuzmasta. Täällä paljastumat eivät olleet pala 10-15 m korkeaa joen rantaa, vaan pintaan työntyviä savi- ja hiekkakivikerroskerroksia, joiden näennäinen paksuus oli noin 120 m. Ne menivät maan syvyyksiin vielä 700 m.

Aikakaudelle, jota elämme, on ominaista valtameren epätavallisen alhainen taso: suuri määrä vettä on sidottu napahattuihin. Lämpiminä ja pidempinä aikoina vettä oli niin paljon, että nykyisen Mustan ja Valkoisen meren välissä ei ollut maata.

Terveisiä esivanhemmilta

Yksi lupaavimmista hypoteeseista koskee Ausia fenestrata -nimistä vendilaista eläintä - siitä tuli vain 2 jälkiä Valkoisenmeren rannoilta (Namibiasta löydettiin vielä kaksi samanlaista tulosta).

Fenestrata tarkoittaa "fenestroitua", ja todellakin, tulosteiden mukaan tämän eläimen ulkonäkö palautettiin alun perin eräänlaiseksi pussiksi, jonka pinta on täynnä suuria reikiä. Se näytti sieneltä, mutta reikien koko ei ollut kovinkaan yhdenmukainen tämän hypoteesin kanssa. Myöhemmin tuli toinen ajatus: entä jos printti ei säilyttäisi eläimen täyttä ulkonäköä, vaan vain osa siitä? "Ikkunoilla" varustettu säkki muistutti silmiinpistävän tunicata-tyyppiin (tunicata) kuuluvien askidioiden kaltaisten sointujen koria.

Tunicatsissa kori on sisällä, peitetty tunikamaisella kuorella, joka koostuu selluloosan kaltaisesta aineesta. Ascidialaiset ovat sukua lansseleille - primitiivisille sointueläimille, joita löytyy kaikkien selkärankaisten, mukaan lukien tietysti ihmiset, puun tyvestä.

Jos siis hypoteesi Ausia fenestratan sukulaisuudesta vaippaeläinten kanssa pitää paikkansa, tämä tarkoittaa, että 550 Ma:n ikäisissä sedimenteissä haparoimme evoluutiohaaraa, joka kulkee vendin eläimistöstä ihmisiin.

Ja 25 000 vuotta sitten Venäjän tasango oli jään peitossa Kiovan leveysasteelle asti - se oli valtava massa, joka jäätyi jatkuvasti ylhäältä. Ja maankuori alkoi taipua jään painon alla. Kun jää poistui, alkoi päinvastainen prosessi: kuin "keväällä", kuori alkoi pullistua ylöspäin nostaen muinaisten valtamerten pohjan taivaalle.

Talvivuoret, joille saavuimme, kasvavat edelleen ylöspäin nostaen yhä korkeammalle pohjalle kertyneitä savi- ja hiekkakerroksia. Ja tässä on mielenkiintoista: joissain paikoissa näiden kerrostumien lähes kilometriä pitkiä kerroksia lävistävät kimberliittiputket - aukot, joiden kautta magma pääsi pintaan.

Nämä tuuletusaukot on täytetty osittain uudelleensulatetulla, osittain muunnetulla muinaisaineella. Ja siinä, kummallista kyllä, on kalkkikivilohkoja, joita ei ole alueella. Ja lohkoissa - fossiileja, joissa on kambrian ja ordovikian eläimistö. Mistä tämä kaikki tulee?

Vastaus osoittautui yksinkertaiseksi: savi-hiekkakerrosten päälle kertyi miljoonien vuosien aikana muita myöhempien valtamerten sedimenttejä, mutta kaikki nämä sedimentit syötiin myöhemmin pois, jolloin kalkkipitoisen pohjan yksittäiset palaset säilyivät kimberliittiputkissa. Sinne putosi kalkkikiveä vulkaanisen räjähdyksen seurauksena. Tuhotettuaan Kambrian ja Ordovician meren pohjasedimentit luonto on paljastanut meille esikambrian valtameren sedimentit.

Lisäksi, koska nämä kerrostumat olivat miljoonien vuosien ajan muiden kivien peitossa, muinaiset kerrostumat, joissa savi ja hiekkakivi vuorottelevat, ovat erittäin tuoreita: savet eivät ole menettäneet kimmoisuuttaan, voimakkaista muodonmuutoksista ei ole jälkiä, ja siksi Talvivuoret päätyivät ainutlaatuiseksi paikkaksi, jossa on ohuita ja selkeitä vendin eläimistöjä.

Ascidia ja sen "kori"

Romu tiedon välineenä

Kun aloimme tutkia vendin eliöstöä (muuten, akateemikko BS Sokolov ehdotti termiä "vendi" jo vuonna 1952), meillä oli vain muutamia näytteitä näistä salaperäisistä eläimistä. Talvivuorille tehtyjen tutkimusmatkojen ansiosta, jotka eivät pysähtyneet vielä 1990-luvulla, Venäjältä on kerätty noin 10 000 näytteen kokoelma, ja niiden kuvauksessa on etusijalla venäläiset paleontologit.

Tämä on maailmanlaajuisesti merkittävä kokoelma, joka sisältää erityisesti niiden eläinten yksilöt, joiden jälkiä löydettiin myös Newfoundlandista, Uralilta, Australiasta ja Namibiasta.

Miten sormenjälkihaku toimii? Kallion korkeudella näkyy hiekkakivilaatta. Ei ole selvää, onko siinä jotain vai ei. Sen selvittämiseksi on tarpeen poistaa sorkkaraudoilla ja lapioilla useita tonneja sedimenttiä ja vapauttaa osa laatan pinnasta. Sitten laatta halkaistaan auki ja pala palalta lasketaan alas.

Raskaat hiekkakivilohkot on vedettävä takana. Alla, rannalla, laatan fragmentit on numeroitu ja koottu yhteen. Sitten he kääntävät sen. Tulosteet, jos niitä on, ovat levyn sillä puolella, joka oli alaspäin. Mutta niitä ei silti voi nähdä, koska hiekkakivi on peitetty savella.

Nyt sinun täytyy pestä savi pois harjalla ja vedellä erittäin huolellisesti ja löytää haluamasi tulosteet. Löydöt tulee kuvata laskevan auringon säteissä, jotta kohokuva näkyy paremmin hämärässä. Jo tästä novellista käy selvästi ilmi, että näytteiden otto on fyysisesti kovaa työtä. Mutta tutkimusmatkojen ankarat olosuhteet kompensoivat niiden löytäjien mieletöntä jännitystä, joilla oli mahdollisuus katsoa maapallon elämän historian salaperäiselle sivulle.

Ei-ilmeisessä maailmassa

Phanerozoic faunan kanssa työskentelevät paleontologit käsittelevät usein todellisia fossiileja - kuoria, kuoria, hampaita, luita, kivettyneet munat. Vendin eläimistö syntyi ennen kambrikaudella ominaista aktiivisen biomineralisoitumisen aikakautta.

Useimmilla näistä oudoista olennoista ei ollut luurankoja, ei kovia kuoria, ei kovia kuoria. Heidän ruumiinsa olivat pehmeitä, usein meduusan kaltaisia, ja harvoilla lajilla oli paperiohut selkäkilpi tai putkimainen kitiinituppi.

Siksi vendin eläimistön asiantuntijat käsittelevät vain reliefejä sementoituneella hiekalla, joka kerran peitti hyytelömäisen kappaleen, joka katosi melkein jälkeäkään. Tästä johtuu näiden kappaleiden tulkinnan uskomattomat vaikeudet. Tässä on vain muutamia esimerkkejä.

Yksi tyypillisistä painatustyypeistä on ns. radiaalipiikit. Aluksi ne tulkittiin meduusan kaltaisten organismien jälkiksi, jotka saivat vastaavat nimet, kuten "cyclomedusa". Oletettiin, että nämä meduusat eivät uineet vapaasti, vaan istuivat jatkuvasti pohjassa (kuten jotkut nykyaikaiset lajit).

Tämä tulkinta vallitsi, kunnes levyjen läheltä alettiin löytää jälkiä joistakin höyhenen kaltaisista olennoista, minkä jälkeen piirrettiin täysin erilainen kuva: "cyclomedusa" ovat vain jälkiä niin sanotuista kiinnityslevyistä. Organismi kehittyi seuraavasti: toukka vajosi pohjaan, sen pohja kasvoi, joka peittyi vähitellen hiekalla.

Ja jo tyvestä kasvoi varsi sivuhaaroilla, joiden avulla eläin ruokkii. Kun olento kuoli, kiekkojälki säilyi useammin kuin varren jälki, vaikka jälkimmäinen saattoi saavuttaa sykloopin kokoja primitiiviselle eläimistölle - jopa 3 metrin korkeudelle ja kiekon halkaisijaltaan noin 1 m.

Toinen oppikirjaesimerkki on Dickinsonia. Tämän olennon jättämät jäljet muistuttavat suonikasvien lehtiä. Joten ehkä tämä on kasvi? Tai sieni? Tai jotain muuta? Jos tämä on eläin, missä sen suu aukeaa ja missä anaali? Näiden rivien kirjoittaja puolusti hypoteesia, että puhumme eläimistön edustajasta, mutta noin kahden vuosikymmenen ajan jouduin vastustamaan monien kollegoiden väärinkäsityksiä.

Yksi tärkeimmistä väitteistäni kiteytyi siihen tosiasiaan, että jälki, joka meillä on tapana ottaa koko eläimen jäljeksi, muodostuu itse asiassa vain ohuesta, paperimaisesta kuoresta, jonka läpi sisäisen rakenteen elementit "paistavat läpi" ". Samanaikaisesti on useita tulosteita, jotka osoittavat selvästi, että jokin halo, joka muistuttaa pehmytkudoksen jälkiä, ulottuu uurteiden vyöhykkeen ulkopuolelle.

Dickinsonian kuuluminen eläimiin pystyttiin kuitenkin lopulta todistamaan vasta, kun näiden olentojen ryömimisen jäljet löydettiin ja tutkittiin. Liikkuvan vatsan jäljet ovat epäselvempiä. Jos Dickinsonia kuoli polun lopussa, kuoren jälki on täysin erilainen - selvä. Tämä on siis eläin: se liikkui itsenäisesti, ilmeisesti imeen ruokaa pohjasta bakteerien muodossa vatsansa pinnasta.

Fraktaalien ja symmetrian omituisuudet

Yksi ensimmäisistä kotimaisten tutkijoiden kuvaamista vendin eläimistön yksilöistä oli vendia. Printti löydettiin Arkangelin alueella kaivosta peräisin olevasta ytimestä. Eläimellä oli kaksipuolinen, kaksipuolinen kehon rakenne, jossa oli ilmeinen segmentoituminen, mikä mahdollisti jopa kutsua tätä olentoa "alastomaksi trilobiittiksi" (todelliset trilobiitit ilmestyivät, kuten tiedetään, kambriassa).

Mutta silloinkin B. M. Keller huomasi, että segmenttien vasen ja oikea osa eivät ole vastakkain, vaan ikään kuin shakkilautakuviossa. Tämä ilmiö, jota kutsuin "laiduntaheijastussymmetriaksi", osoittautui hyvin yleiseksi vendin eläimissä, mikä on toinen mysteeri, koska kambrikaudella ei havaita mitään vastaavaa.

Ilmeisesti tällainen kummallinen kahdenvälisten olentojen symmetria liittyy joihinkin organismin kasvun ja kehityksen erityispiirteisiin - ehkä siellä oli niin sanottu spiraalikasvu, joka on tyypillistä esimerkiksi kasveille ja koostui yhden tai toisen ryhmän vaihtelevasta jakautumisesta. soluista.

Rankomorfeissa - cyclomedusa-tyyppisissä höyhenen kaltaisissa organismeissa (niitä käsiteltiin edellä) - ei havaita vain vilkkuvan heijastuksen symmetriaa, vaan myös rakenteen fraktaalisuutta. Päävarresta lähtevät putket, jotka sitten haarautuvat samalla tavalla ja uudet oksat haarautuvat uudelleen.

Charnia on yksi vendin eläimistön pitkään tunnetuista muodoista. Se kuuluu niin kutsuttuihin höyhenen kaltaisiin organismeihin, ja se on mitä todennäköisimmin eläin, joka johti kiintynyttä elämäntapaa. Charnia, samoin kuin jotkut muut vastaavat muodot, muistuttivat ulkonäöltään merenpohjasta kasvavia saniaisia.

Päävarresta lähtevien alusten haarautumisessa oli fraktaalirakenne, joka on yksi vendin eläimistön tunnusomaisista piirteistä. Vendianissa oli myös putkimaisia olentoja, jotka samalla tavalla "pitelivät" pohjasta.

Liukuvan heijastussymmetrian omaavien bilateraalisten olentojen lisäksi vendissä havaitaan kiinnostavia organismeja, joilla on kolminsädesymmetria, mikä on myös epätyypillistä seuraaville aikakausille. Näitä ovat esimerkiksi tribrachidium, jonka jälki muistuttaa ympyrään kaiverrettua kolmisäteilyistä hakaristia (todennäköisimmin nämä ovat jälkiä ruoansulatuskanavan kanavista, jotka johtavat kolmeen suun aukkoon).

Tämä sisältää myös ventogirukset - nämä ovat munamaisia olentoja, joilla on monimutkainen sisäisten onteloiden järjestelmä, joka perustuu kolmeen kammioon.

Kylmää jättiläisille

Mitä enemmän tietoa vendin eläimistön monimuotoisuudesta fossiiliaineisto tuo meille, sitä akuutimpi on kysymys vendin eliöstön paikasta evoluutiopuussa. Ketkä olivat tämän hämmästyttävän vesieläimen esi-isät, ja voitko löytää sen jälkeläisiä seuraavien aikakausien eläinten joukosta?

Ilmeisesti vendin organismit eivät olleet ensimmäisiä monisoluisia eläimiä. Kansallisesta jäätikköpuistosta Montanassa (USA) ja Australiasta on löydetty 1600-1200 miljoonaa vuotta sitten eläneiden monisoluisten olentojen jäljennöksiä. Jäljet, jotka näyttävät pienten helmien kaulakorulta, uskotaan olevan siirtomaa-merieläimeltä, joka on hydroidipolyyppityyppinen.

Tämä elämä on miljardi vuotta vanhempi kuin vendin, mutta… muita esi-vendiläisiä jälkiä monisoluisista organismeista, etenkään esi-isien muodoista, ei ole vielä löydetty. Tämä saa ajattelemaan, että ehkä monisoluisuuden ilmaantuminen eläimiin ei ollut kertaluonteinen evoluution harppaus, vaan jonkinlainen strategia. Esimerkiksi vielä nykyäänkin on joitain siimaalkueläimiä, jotka joko elävät erillisinä yksisoluisina organismeina tai kerääntyvät pesäkkeiksi, jotka toimivat yhtenä organismina. Jos sieni hierotaan yksittäisiin soluihin siivilällä, solut voivat yhdistyä uudelleen.

Tehtiin jopa kokeita, joiden aikana ympäristön parametrien (lämpötila, suolapitoisuus) muuttuessa monisoluisen organismin alkion solut hajosivat ja muuttuivat yksisoluisiksi. Joten on mahdollista, ettei monisoluisten organismien jatkuvaa linjaa ole Montanan "helmistä" Vendian eläimistöön, mutta niiden välissä voi olla sukupolvia yksisoluisia muotoja.

Vendilainen gigantismi löytää selityksensä todennäköisesti tuon ympäristön ja aikakauden erityisistä luonnonoloista. Tosiasia on, että tämän eläimistön rikkaimmat paikat ovat siellä, missä karbonaatteja ei ole kertynyt pohjalle. Ja tämä on kylmävesialtaiden ominaisuus - juuri niissä pääsedimentit ovat lietettä, savea ja hiekkaa.

Kylmä vesi sisältää enemmän happea, se sekoittuu jatkuvasti ja nostaa ravintoorgaanista ainesta pohjasta. Vendian eläimet eivät syöneet toisiaan - ne imevät mikrohiukkasia vedestä tai pohjasta, mikä antoi heille pitkän käyttöiän ja kyvyn kehittyä suuriksi muodoiksi.

Todennäköisimmin kuitenkin planeetan lämpeneminen ja kylmien merien määrän väheneminen aiheuttivat vendin eläimistön sukupuuttoon. Kambriassa näemme täysin erilaista elämää - erityisesti sopeutunutta elämään vedessä, jossa on alhaisempi happipitoisuus. Mutta biomineralisaatioprosessi alkoi aktiivisesti, ja eläimet alkoivat hankkia vahvoja luurankoja, kuoria ja kuoria.

Kysymykseen siitä, onko Kambrian eläinten joukossa nykyään vendin eläimistön jälkeläisiä, on vastattava myönteisesti, vaikka se on edelleen kiivaiden tieteellisten keskustelujen aihe. Näitä jälkeläisiä löydämme erityisesti nilviäisten, niveljalkaisten ja coelenteraattien joukosta. On olemassa monia sukupuuttoon kuolleita eläinluokkia, jotka asuivat kambrikaudella, mutta joiden juuret ovat vendissä.