Ученые нашли доказательства существования животных 800 млн лет назад

Исследование, проведённое специалистами Оксфордского университета, показывает, что первые животные могли существовать за сотни миллионов лет до появления самых ранних однозначных ископаемых останков. Работа опубликована 2 октября в журнале Science Advances. Согласно выводам учёных, животная жизнь могла зародиться в глубине неопротерозойской эры — возможно, ещё до некоторых самых суровых оледенений в истории Земли.

Новые данные способны изменить представления исследователей об одной из ключевых эволюционных загадок. В палеонтологической летописи животные появляются довольно резко незадолго до кембрийского периода (539–487 миллионов лет назад), хотя другие свидетельства давно указывали на то, что их эволюционная история началась значительно раньше. В центре внимания новой работы оказался вопрос о том, как учёные использовали древние ископаемые отложения для определения максимального возраста возникновения животных.

Одним из важных объектов считается биота Вэнъань в Китае — отложения возрастом около 590 миллионов лет, сохранившиеся в породах эдиакарского возраста. В них найдены микроскопические организмы исключительной сохранности, однако ни один из них нельзя уверенно отнести к животным. Именно на этом основании специалисты ранее утверждали, что животные, вероятно, появились после формирования биоты Вэнъань: если бы они уже существовали в то время, столь хорошо сохранившиеся отложения должны были бы запечатлеть их следы. Новое исследование ставит это предположение под сомнение.

Международная команда, в которую вошли учёные из Калифорнийского университета в Беркли, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Йельского университета, провела масштабное изучение исключительно хорошо сохранившихся микрофоссилий из биоты Хэсээн в Монголии. Эта биота более чем на 40 миллионов лет моложе Вэнъань, хотя обе совокупности окаменелостей имеют некоторые общие виды. Важно, что ко времени формирования биоты Хэсээн животные уже известны из других точек мира, включая Намибию и Южный Китай. Исследователи изучили свыше 140 образцов, в том числе собранных в ранее не документированных местах, с помощью сканирующего электронного микроскопа. Анализ выявил прекрасно сохранившиеся новые виды микрофоссилий, включая акритархи (мелкие сферические организмы с шипами и ветвящимися выростами), а также похожие на эмбрионы окаменелости с внутренними клетками. Несмотря на столь высокую сохранность, ни одну из находок нельзя уверенно определить как животное.

Старший автор работы, доцент Росс Андерсон (Музей естественной истории Оксфордского университета), заявил: «Биота Хэсээн опровергает довод о том, что исключительные микрофоссилии Вэнъань означают, будто мы увидели бы останки животных в этой совокупности, если бы они тогда существовали. Микрофоссилии Хэсээн сохранились ничуть не хуже, однако животные по-прежнему отсутствуют — несмотря на то, что мы знаем: в тот момент они уже были». Это позволяет предположить, что животные могли занимать иные среды обитания, нежели те, что представлены в отложениях Хэсээн, либо что химические условия, обеспечившие там фоссилизацию, не подходили для сохранения останков животных.

Поскольку животные уже существовали ко времени формирования биоты Хэсээн, но так и не появились в её ископаемой летописи, исследователи утверждают: отсутствие животных в Вэнъань нельзя автоматически считать доказательством того, что 590 миллионов лет назад они ещё не возникли. Вместо этого команда изучила гораздо более древние отложения возрастом примерно от 850 до 730 миллионов лет. Среди них — формация Сванбергфьеллет (Норвегия), группа Биттер-Спрингс (Австралия) и группа Чуар (Аризона, США): все эти богатые окаменелостями породы считаются способными сохранять животных, хотя подтверждённых останков животных в них пока не найдено. Ранее эти объекты использовались для определения максимально возможного возраста возникновения животной жизни. Опираясь на эти более древние геологические ограничения, исследователи провели анализ молекулярных часов. Этот метод сопоставляет генетические различия между современными видами и объединяет их с датировками окаменелостей и оценками скорости эволюционных изменений, чтобы рассчитать, когда могли жить общие предки. Когда учёные взяли за основу эти древние отложения, а не более молодой эдиакарский объект Вэнъань, предполагаемое время возникновения животных отодвинулось примерно на 200 миллионов лет назад. Новый диапазон помещает возможное появление животных между 800 и 700 миллионами лет назад.

Другие данные уже намекают на то, что эволюционная история животных может быть гораздо глубже, чем свидетельствуют их телесные окаменелости. Химические ископаемые, известные также как биомаркеры, сохранившиеся в древних породах, содержат свидетельства, согласующиеся с существованием губок по меньшей мере 650 миллионов лет назад. Это отодвигает их на десятки миллионов лет назад от древнейших достоверных макроскопических останков животных. Первые животные, вероятно, были мелкими и мягкотелыми. Без раковин, костей и других твёрдых структур они имели куда меньше шансов пережить процесс фоссилизации, чем многие более поздние животные. Их шансы на сохранение также сильно зависели от места обитания и от редкого сочетания химических условий после смерти.

Если животные возникли между 800 и 700 миллионами лет назад, это открывает необычайную возможность: животная жизнь могла существовать ещё до того, как Земля вступила в одни из самых суровых оледенений в своей истории, или даже появиться в тот суровый период. Криогений начался около 720 миллионов лет назад, когда огромные ледники распространились по планете в эпизодах, которые обычно называют «Землёй-снежком». Новые выводы вновь ставят вопросы о том, повлияли ли условия окружающей среды, связанные с «Землёй-снежком», на возникновение и раннюю эволюцию животной жизни. Первый автор работы, аспирант Орин Лоул Дурбин (во время исследования — студент Оксфордского университета, ныне в Виргинском политехническом институте), сказал: «Телесные окаменелости животных додиакарийского времени по-прежнему ускользают от нас, и этот анализ не доказывает, что животные существовали 800 миллионов лет назад. Однако наши новые ископаемые свидетельства из Монголии подрывают один из главных доводов в пользу ограничения происхождения животных эдиакарским интервалом. Между тем наши анализы молекулярных часов показывают, насколько дальше назад может простираться их эволюционная история».

По словам исследователей, будущие работы должны охватывать более широкий круг мест, сред и условий сохранности в поисках свидетельств ранних животных. Этот поиск также должен объединять все доступные линии доказательств, включая телесные окаменелости животных, следы их жизнедеятельности и химические биомаркеры. Профессор Андерсон добавил: «Пока такие свидетельства не появятся, точная дата рождения животного царства остаётся неопределённой».