Milyen volt az élet a Földön évmilliókkal ezelőtt?

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A biológiai fajok számának éles növekedése, az úgynevezett "kambriumi robbanás", megnyitotta a fanerozoikumot - az "explicit élet" korszakát. A „titkos” élet azonban az előző korszakban is igen sokrétű volt, többek között gigantikus formákat is szült. Ennek a hihetetlenül ősi állatvilágnak a titkainak felfedezését Oroszországban tett felfedezések tették lehetővé.

Az 1860-as években az új-fundlandi régióban találták meg az első nyomait makroszkopikus puha testű, többsejtű lényeknek, amelyek gondosan a prekambriumnak tulajdoníthatók. A 20. században jelentős leletek kerültek elő Namíbiában és Ausztráliában. Hazánk területén a kutakból (Ukrajna, Krím, Urál) kinyert magban különálló kövületeket találtak.

Ezek olyan apró nyomatok voltak, amelyek akár korongokra, akár pogácsákra emlékeztettek, amelyeket nem is azonnal ismertek fel élőlények lenyomataiként: egyesek úgy vélték, hogy geológiai folyamatok nyomairól beszélünk. A baj az volt, hogy kezdetben nem lehetett megbízhatóan meghatározni a kőzet korát, és egyes kutatók a kambrium, a sillur vagy az ordovícium korának tulajdonították a leleteket.

A bizonyosság csak 1957-ben jelent meg, amikor a Nagy-Britanniában talált charnia nevű lény lenyomatait egyértelműen a prekambrium korszakára datálták.

Érdekes nemcsak maga a prekambriumi állatok nagy csoportjának maradványainak felfedezésének ténye, hanem az is, hogy megjelenésük és szerkezetük rendkívül szokatlannak bizonyult, mintha idegen életről beszélnének. De ez az élet, amelyet Vendian vagy Ediacaran biótának neveznek, a többsejtű élőlények első tömeges megjelenése a fosszilis feljegyzésekben, amelyek több mint 600 millió évvel ezelőtt éltek az óceánban.

A Vendi fauna legkiterjedtebb és legegyedibb lábnyomainak története 1972-ben kezdődött, amikor AV Stepanov hallgató-gyakornok több élőlény lábnyomát talált az Onéga-félszigeten, a Szjuzma folyó torkolatánál (Arhangelszki régió), és eljuttatta a leletet az ANSSSR Földtani Intézete.

Az intézet egyik alkalmazottja, B. M. Keller professzor megvizsgálta a lenyomatokat, és megállapította, hogy hasonlóak a Namíbiából származó prekambriumi fauna lenyomataihoz. Hamarosan egy expedíciót küldtek a Fehér-tenger partjára, a Szjuzma bokrokhoz. A diák által előkerült leletek helyén nem sikerült semmit találni, azonban mintegy öt kilométerre a folyón feljebb az expedíció egy meredek parton találkozott egy kiemelkedéssel.

Új lenyomatokat találtak a kiálló homokkőtömbökön. A következő évben a felfedezők meredek, 15 méteres "falánál" egy új expedíciót váltottak fel, amelyben N. M. Chumakov és e sorok szerzője is részt vett.

Hazudni és kúszni

Minden, amit a vendai faunáról tudunk, vékony domborművek formájában jutott el hozzánk a homokkő felszínén. Ezeknek a lényeknek vannak negatív és pozitív ábrázolásai is.

Wend a háromsugaras szimmetria birodalma volt. A Tribrachidium egy ilyen lény klasszikus példája (az alábbi kép). Természetes ellenségek hiányában (a vendai fauna képviselői nem falták fel egymást) a tribrachidium békésen feküdt az alján, és hogy ne hagyja ki az áramlat által különböző oldalról hozott tápanyag-mikrorészecskéket, három szájnyílásra tett szert. Ezután a bél három ágán keresztül a táplálék bejutott a szervezetbe.

A vendi nyelvben egy másik állatfajtát kétoldali szerkezetű szervezetek alkottak, azonban a későbbi állatokkal, például a trilobitákkal ellentétben a vendai lények testének jobb és bal oldali részeinek szimmetriája nem volt tökéletes.

Jellemzőjük volt az úgynevezett legeltetési reflexiós szimmetria, amikor az ellentétes "sugarak" egymással szemben helyezkednek el "sakktábla" mintázatban. Az alsó képen a Dickinsonia állat lenyomata látható. Egyes ilyen típusú organizmusokban, például Andivában, jól látható a cefalizáció - a fej régiójának izolálása, valószínűleg érzékeny sejtekkel.

Jég és kréta védi

A folyóparti szikla ablak lett számunkra az elképzelhetetlenül távoli múltba. Egymás után több évig jártam oda, és minden évben új leletekkel ajándékoztam meg bennünket. Tavasszal az olvadó jég újabb homoklapokat szakított le a partról, amelyeken a vendiai kor lenyomatai láthatók. Mindez először volt Oroszországban - ilyen mennyiségben, ilyen összetettséggel és változatossággal.

Úgy tűnt, a hihetetlen tudományos siker után nehéz ennél többet várni. De mégis úgy döntöttünk, hogy körülnézünk: a Fehér-tenger nagy - hirtelen új, ígéretes helyek lesznek a partján. A választás a Téli-hegységre esett, amely körülbelül 200 km-re található a tengeri útvonaltól Syuzmától. Itt nem a folyópart 10-15 m magas darabja volt a kiemelkedés, hanem a felszínre nyúló, mintegy 120 méter látszólagos vastagságú agyag- és homokkőrétegek lerakódásai. További 700-ig a föld mélyébe mentek. m.

A korszakot, amelyben élünk, az óceán szokatlanul alacsony szintje jellemzi: nagy mennyiségű vizet sarki sapkák kötnek meg. A melegebb és hosszabb időkben annyi víz volt, hogy a jelenlegi Fekete- és Fehér-tenger között nem volt szárazföld.

Üdvözlet az ősöktől

Az egyik legígéretesebb hipotézis az Ausia fenestrata nevű vendiai állatra vonatkozik - mindössze 2 lenyomat származott tőle a Fehér-tenger partjairól (két hasonló lenyomatot találtak Namíbiában).

A Fenestrata jelentése "fenestrált", és valóban, a lenyomatok szerint ennek az állatnak a megjelenését eredetileg egyfajta táskaként restaurálták, amelynek felülete nagy lyukakkal tarkított. Úgy nézett ki, mint egy szivacs, de a lyukak mérete nem nagyon volt összhangban ezzel a hipotézissel. Később jött egy másik gondolat: mi lenne, ha a nyomat nem őrzi meg az állat teljes megjelenését, hanem annak csak egy része? Az "ablakos" zsák feltűnően hasonlított a tunicata típushoz (zsákállatok) tartozó, ascidiákhoz hasonló chordates kopoltyúkosárhoz.

A Tunicatsban a kosár belül van, tunikaszerű héjjal borítva, amely cellulózhoz hasonló anyagból áll. Az ascidiánok rokonságban állnak a lándzsás állatokkal - primitív húrállatokkal, amelyek minden gerinces fa tövében találhatók, beleértve természetesen az embereket is.

Így, ha igaz az a hipotézis, hogy az Ausia fenestrata rokonságban áll a zsákállatokkal, ez azt jelenti, hogy az 550 millió éves üledékekben egy evolúciós ágat tapogattunk, amely a vendai faunától az emberig terjed.

És 25 000 évvel ezelőtt az Orosz-síkságot Kijev szélességi köréig jég borította - ez egy hatalmas tömeg volt, amely fentről folyamatosan fagyott. A földkéreg pedig hajladozni kezdett a jég súlya alatt. Amikor a jég távozott, az ellenkező folyamat kezdődött: mintha "tavasz" lett volna, a kéreg elkezdett felfelé domborodni, és az ég felé emelte az ősi óceánok fenekét.

A téli hegyek, ahová megérkeztünk, még mindig felfelé nőnek, egyre magasabbra emelve az egykor az alján felgyülemlett agyag- és homokrétegeket. És itt van az érdekes: egyes helyeken ezeknek a lerakódásoknak csaknem kilométer hosszú rétegeit kimberlit csövek szúrják át – szellőzőnyílások, amelyeken keresztül a magma a felszínre szökött.

Ezeket a szellőzőnyílásokat részben újraolvadt, részben megváltoztatott ősi anyag tölti ki. És benne furcsa módon mészkőtömbök vannak, ami nincs a kerületben. És a tömbökben - kövületek a kambriumi és ordovíciai faunával. Honnan jön mindez?

A válasz egyszerűnek bizonyult: az agyagos-homokos rétegek fölött évmilliók alatt felhalmozódtak a későbbi óceánok egyéb üledékei, de ezeket az üledékeket később elfogyasztották, megőrizve a kimberlitcsövekben a meszes fenék egyes töredékeit. Mészkődarabok hullottak oda, miután egy vulkáni robbanás feldobta őket. A kambriumi és ordovíciai tengerek fenéküledékeit elpusztítva a természet feltárta számunkra a prekambriumi óceán üledékeit.

Sőt, mivel ezeket a lerakódásokat évmilliókon át más kőzetek borították, az ősi rétegek, amelyekben agyag és homokkő váltakoznak, nagyon frissek: az agyagok nem veszítették el rugalmasságukat, nyoma sincs erős alakváltozásoknak, ezért a Téli-hegység végül egyedülálló helyszín lett a vendai fauna vékony és tiszta lenyomataival.

Ascidia és "kosara"

A törmelék, mint a tudás eszköze

Amikor elkezdtük kutatni a vendai biótát (mellesleg, a „vendi” kifejezést még 1952-ben BS Sokolov akadémikus javasolta), csak néhány mintánk volt ezekről a titokzatos állatokról. Napjainkban a Téli-hegységbe tett expedícióknak köszönhetően, amelyek még a 90-es években sem szűntek meg, mintegy 10 000 mintát gyűjtöttek össze Oroszországban, amelyek leírásában az orosz paleontológusok az elsődlegesek.

Ez egy világméretű gyűjtemény, amely különösen azon állatok példányait tartalmazza, amelyek lenyomatait Új-Fundlandon, az Urálon, Ausztráliában és Namíbiában is megtalálták.

Hogyan működik az ujjlenyomat-keresés? A szikla magasságában homokkőlap emelkedik ki. Nem derül ki, hogy van-e rajta valami vagy sem. Ennek kiderítéséhez több tonna hordalékot kell feszítővassal, lapáttal eltávolítani és a födémfelület egy részét felszabadítani. Ezután a födémet felhasítják és darabonként leeresztik.

Nehéz homokkőtömböket kell hátul húzni. Lent, a parton a födém töredékei meg vannak számozva és összerakva. Aztán megfordítják. A nyomatok, ha vannak, a tányér azon oldalán találhatók, amelyik lefelé néz. De még mindig nem láthatók, mivel a homokkő agyaggal van borítva.

Most nagyon óvatosan kell lemosnia az agyagot ecsettel és vízzel, és meg kell találnia a kívánt nyomatokat. A leleteket a lemenő nap sugaraiban kell lefényképezni, így gyenge fényviszonyok mellett is jobban látszik a dombormű. Már ebből a novellából is kitűnik, hogy a minták kinyerése fizikailag nehéz munka. De az expedíciók zord körülményei kárpótolják a felfedezők őrült izgalmát, akiknek alkalmuk volt betekinteni a földi élet történetének titokzatos lapjára.

A nem nyilvánvaló világban

A fanerozoikum faunával foglalkozó paleontológusok gyakran foglalkoznak valódi kövületekkel – héjjal, héjjal, fogakkal, csontokkal, megkövesedett tojásokkal. A vendai fauna a kambriumban rejlő aktív biomineralizáció korszaka előtt született.

A legtöbb ilyen furcsa lénynek nem volt csontváza, sem kemény héja, sem kemény héja. Testük puha volt, gyakran medúzaszerű, és kevés faj büszkélkedhetett papírvékony hátpajzzsal vagy csőszerű kitinhüvellyel.

Ezért a vendai faunaszakemberek csak domborművekkel foglalkoznak a cementált homokon, amely egykor beborította a kocsonyás testet, amely szinte nyomtalanul eltűnt. Innen ered a hihetetlen nehézség e számok értelmezése. Íme csak néhány példa.

A nyomatok egyik jellegzetes típusa az úgynevezett radiális fogas korongok. Kezdetben medúzaszerű organizmusok nyomaiként értelmezték őket, amelyek a megfelelő elnevezéseket kapták, például "cyclomedusa". Feltételezték, hogy ezek a medúzák nem úsztak szabadon, hanem állandóan a fenéken ültek (mint néhány modern faj).

Ez az értelmezés egészen addig érvényesült, amíg a lemezek közelében néhány tollhoz hasonló lény lenyomatát nem kezdték találni, ami után egészen más kép rajzolódott ki: a "ciklomedusa" csak az úgynevezett csatolókorongok nyomai. A szervezet a következőképpen fejlődött: a lárva a fenékre süllyedt, az alapja megnőtt, amelyet fokozatosan homokkal borított be.

És már az alapból egy szár nőtt oldalágakkal, amelyek segítségével az állat táplálkozott. Amikor a lény meghalt, a koronglenyomat gyakrabban maradt meg, mint a szárlenyomat, bár az utóbbi a primitív fauna esetében elérhette a ciklop méreteket - akár 3 méteres magasságot is, körülbelül 1 méteres korongátmérővel.

Egy másik tankönyvi példa a Dickinsonia. A lény által hagyott nyomok erezett növények leveleire emlékeztetnek. Szóval lehet, hogy ez a növény? Vagy gombát? Vagy valami más? Ha ez egy állat, akkor hol nyílik a szája, és hol van az anális? E sorok írója megvédte azt a hipotézist, hogy az állatvilág egy képviselőjéről van szó, de körülbelül két évtizeden át kellett ellenállnom a sok kolléga félreértéseinek.

Egyik fő érvem arra bontakozott ki, hogy a lenyomatot, amelyet hajlamosak vagyunk az egész állat nyomára venni, valójában csak egy vékony, papírszerű héj alkotja, amelyen a belső szerkezet elemei "átvilágítanak" ". Ugyanakkor több lenyomat is látható, amelyek egyértelműen azt mutatják, hogy a bordás zónán túlnyúlik a lágyszövet lenyomatához hasonló halo.

Azt azonban, hogy a Dickinsonia az állatokhoz tartozik, csak akkor sikerült véglegesen bebizonyítani, ha megtalálták és tanulmányozták ezen lények mászásának nyomait. A mozgó has nyomai elmosódottabbak. Ha az út végén Dickinsonia meghalt, a kagyló nyoma teljesen más - egyértelmű. Tehát ez egy állat: önállóan mozgott, látszólag a hasa felszínén keresztül szívta fel az ételt alulról baktériumok formájában.

Fraktál és szimmetria furcsaságok

A hazai tudósok által leírt vendai fauna egyik első példánya a vendia volt. A lenyomatot egy Arhangelszk régióban található kút magjában találták meg. Az állat kétoldalú, kétoldalú testfelépítéssel rendelkezett, nyilvánvaló tagolódással, ami lehetővé tette, hogy ezt a lényt "meztelen trilobitának" is nevezzék (az igazi trilobitok, mint ismeretes, a kambriumban jelentek meg).

De akkor is B. M. Keller észrevette, hogy a szegmensek bal és jobb része nem egymással szemben, hanem mintegy sakktáblás mintázatban van. Ez a jelenség, amit "legelési visszaverődési szimmetriának" neveztem, nagyon gyakorinak bizonyult a vendai állatok között, ami egy másik rejtély, mivel a kambriumban semmi ilyesmit nem figyeltek meg.

Úgy tűnik, a kétoldalú lények ilyen furcsa szimmetriája a szervezet növekedésének és fejlődésének bizonyos sajátosságaihoz kapcsolódik - talán volt egy úgynevezett spirális növekedés, amely például a növényekre jellemző, és egyik vagy másik csoport váltakozó felosztásából állt. sejtek.

A rankomorfokban - a cyclomedusa típusú tollszerű organizmusokban (ezekről fentebb volt szó) - nemcsak a pillantás reflexiójának szimmetriája figyelhető meg, hanem a szerkezet fraktalitása is. A fő szárból csövek nyúlnak ki, amelyek ezután ugyanúgy elágaznak, és új ágak ágaznak újra.

A charnia a vendai fauna egyik régóta ismert formája. Az úgynevezett tollszerű szervezetekhez tartozik, és nagy valószínűséggel egy kötődő életmódot folytató állat. A Charnia, valamint néhány más hasonló forma megjelenésében a tengerfenékből kinőtt páfránybokrokra hasonlított.

A főszárból kinyúló edények elágazása fraktál szerkezetű volt, ami a vendai fauna egyik jellegzetes vonása. A vendiaiban is voltak csőszerű lények, hasonlóan a fenékhez "kapaszkodva".

A sikló reflexiós szimmetriájú bilaterális lények mellett érdekes, háromnyalábú szimmetriájú organizmusokat jegyez a vendi, ami szintén atipikus a következő korszakokra. Ilyen például a tribrachidium, melynek lenyomata egy körbe írt háromsugaras horogkeresztre emlékeztet (valószínűleg ezek a három szájnyíláshoz vezető emésztőrendszer csatornáinak nyomai).

Ide tartoznak a ventogirusok is - ezek tojásdad lények, amelyek három kamrán alapuló, összetett belső üregrendszerrel rendelkeznek.

Hideg az óriásoknak

Minél több adatot hoz a fosszilis lelet a vendai fauna diverzitásáról, annál élesebb a kérdés, hogy a vendai bióta hol helyezkedik el az evolúciós fán. Kik voltak ennek a csodálatos vízi élőlénynek az ősei, és vajon megtalálja-e leszármazottait a következő korok állatai között?

Nyilvánvaló, hogy nem a vendai szervezetek voltak az első többsejtű állatok. A Montanai Nemzeti Glacial Parkban (USA) és Ausztráliában 1600-1200 millió évvel ezelőtt élt többsejtű lények lenyomatainak láncait találták. A lenyomatok, amelyek úgy néznek ki, mint egy kis gyöngyökből álló nyaklánc, feltehetően egy hidroid polip típusú gyarmati tengeri állattól származnak.

Ez az élet egymilliárd évvel idősebb, mint a vendai, de … a többsejtű élőlényeknek, különösen az ősi formáknak, még nem találtak más pre-vendai nyomokat. Ez arra készteti az embert, hogy talán a többsejtűség kialakulása az állatokban nem egyszeri evolúciós ugrás volt, hanem valamiféle stratégia. Például még ma is vannak olyan flagellate protozoonok, amelyek vagy különálló egysejtű szervezetekként élnek, vagy kolóniákba gyűlnek össze, amelyek egyetlen organizmusként működnek. Ha a szivacsot az egyes cellákba dörzsöljük egy szitán, a sejtek újra összeállhatnak.

Még olyan kísérleteket is végeztek, amelyek során a környezet paramétereinek (hőmérséklet, sótartalom) változásával egy többsejtű szervezet embriójának sejtjei szétestek, egysejtűvé váltak. Tehát lehetséges, hogy nincs folyamatos többsejtű élőlények leszármazása a Montanából származó "gyöngyöktől" a vendai faunáig, de egysejtű formák generációi lehetnek közöttük.

A vendi gigantizmus valószínűleg az adott környezet és korszak különleges természeti viszonyaiban keresi a magyarázatát. Az a tény, hogy ennek az állatvilágnak a leggazdagabb helyei ott találhatók, ahol a karbonátok nem halmozódtak fel a fenéken. És ez a hidegvizű medencék tulajdonsága - ezekben a fő üledékek iszapok, agyag és homok.

A hideg víz több oxigént tartalmaz, folyamatosan keveredik, alulról felhozva a tápanyagokat. A vendiai állatok nem ették meg egymást - mikrorészecskéket szívtak fel a vízből vagy a fenékről, ami hosszú élettartamot biztosított számukra, és nagy formákká fejlődhetnek.

Valószínűleg azonban a bolygó felmelegedése és a hideg tengerek számának csökkenése okozta a vendai fauna kihalását. A kambriumban teljesen más életet látunk - különösen, amely alkalmazkodott az alacsonyabb oxigéntartalmú vízben való élethez. De a biomineralizáció folyamata aktívan megkezdődött, és az állatok erős csontvázakat, héjakat és héjakat kezdtek szerezni.

Arra a kérdésre, hogy vannak-e manapság a kambriumi állatok között a vendai fauna leszármazottai, pozitívan kell válaszolni, bár ez továbbra is heves tudományos viták tárgya. Különösen a puhatestűek, ízeltlábúak, coelenterátumok között találjuk ezeket a leszármazottakat. Számos kihalt állatosztály él a kambriumban, de gyökerei a vendiai korszakban vannak.