НОВО

Mистерија стара 200 години: Истражувањето фрла нова светлина врз еволуцијата на животните


Студијата предводена од Универзитетот во Оксфорд нè приближи до разоткривање на едно вековно прашање што ги заинтригира натуралистите уште од времето на Чарлс Дарвин: кога се појавиле првите животни во историјата на Земјата? Наодите неодамна беа објавени во списанието Trends in Ecology & Evolution .

Животните првпат се појавуваат во фосилните записи пред околу 574 милиони години. Нивното доаѓање се појавува како ненадејна „експлозија“ во карпите од камбрискиот период (пред 539 милиони години до пред 485 милиони години) и се чини дека се спротивставува на типично постепеното темпо на еволутивните промени. Многу научници (вклучувајќи го и самиот Дарвин) веруваат дека првите животни всушност еволуирале многу пред камбрискиот период, но не можат да објаснат зошто ги нема во фосилните записи.

Методот на „молекуларен часовник“, на пример, сугерира дека животните првпат еволуирале пред 800 милиони години, во раниот дел на неопротерозојската ера (пред 1.000 милиони години до 539 милиони години). Овој пристап ги користи стапките со кои гените акумулираат мутации за да го одреди моментот во времето кога два или повеќе живи видови последен пат имале заеднички предок. Но, иако карпите од раниот неопротерозоик содржат фосилни микроорганизми, како што се бактерии и протисти, не се пронајдени животински фосили.

 

Ова постави дилема за палеонтолозите: дали методот на молекуларен часовник ја преценува точката во која првпат еволуирале животните? Или дали животните биле присутни во раниот неопротерозоик, но биле премногу меки и кревки за да се сочуваат?

За да го истражат ова, тим од истражувачи предводени од д-р Рос Андерсон од Одделот за науки за Земјата на Универзитетот во Оксфорд, ја извршија досега најтемелната проценка на условите за зачувување што би се очекувало да ги фатат најраните животински фосили.

Водечкиот автор д-р Рос Андерсон рече: „На првите животни веројатно им недостигале школки или скелети базирани на минерали и би биле потребни исклучителни услови за да се фосилизираат. Но, одредени наслаги од камбриски калви камења покажуваат исклучително зачувување, дури и на меките и кревки животински ткива. Сметавме дека ако овие услови, познати како зачувување од типот на Бургес шкрилци (BST), се случиле и во карпите од неопротерозоик, тогаш недостатокот на фосили би сугерирал вистинско отсуство на животни во тоа време.’

За да го истражи ова, истражувачкиот тим користеше низа аналитички техники на примероци од наоѓалишта на камбриски кал од речиси 20 локации, за да ги спореди оние што се домаќини на фосили на BST со оние кои зачувуваат само остатоци базирани на минерали (како што се трилобити). Овие методи вклучуваа енергетска дисперзивна спектроскопија на Х-зраци и дифракција на рендгенски зраци извршени на Одделението за науки и материјали за Земјата на Универзитетот во Оксфорд, покрај инфрацрвената спектроскопија спроведена во изворот на светлина на Дијамант , националниот синхротрон на ОК.

Анализата покажа дека фосилите со исклучителна зачувување од типот BST се особено збогатени со антибактериска глина наречена бертиерин. Примероците со состав од најмалку 20% бертиерин дадоа фосили на BST во околу 90% од случаите.

Микроразмерното минерално мапирање на фосилите на БСТ откри дека друга антибактериска глина, наречена каолинит, се чини дека директно се врзува за ткивата што се распаѓаат во рана фаза, формирајќи заштитен ореол за време на фосилизацијата.

„Присуството на овие глини беше главниот предиктор за тоа дали карпите ќе содржат фосили од БСТ“, додаде д-р Андерсон. „Ова сугерира дека честичките од глина делуваат како антибактериска бариера која ги спречува бактериите и другите микроорганизми да ги разградат органските материјали.

Истражувачите потоа ги примениле овие техники за да ги анализираат примероците од бројни депозити на неопротерозоиски калливи камења богати со фосили. Анализата откри дека повеќето од нив ги немале потребните композиции за зачувување на БСТ. Сепак, три наоѓалишта во Нунавут (Канада), Сибир (Русија) и Свалбард (Норвешка) имаа речиси идентични композиции со BST-карпите од камбрискиот период. Сепак, ниту еден од примероците од овие три наоѓалишта не содржел животински фосили, иако условите веројатно биле поволни за нивно зачувување.

Д-р Андерсон додаде: „Сличностите во дистрибуцијата на глините со фосилите во овие ретки примероци од почетокот на неопротерозојот и со исклучителните камбриски наслаги сугерираат дека, и во двата случаи, глините биле прикачени на ткивата во распаѓање и дека условите погодни за зачувување на БСТ биле достапни и во двата случаи. временски периоди. Ова го дава првиот „доказ за отсуство“ и го поддржува ставот дека животните не еволуирале до раната неопротерозојска ера, спротивно на некои проценки на молекуларниот часовник.’

Според истражувачите, студијата сугерира можна максимална возраст до потеклото на животните од околу 789 милиони години: најмладата проценета возраст на формацијата Свалбард. Групата сега има намера да бара прогресивно помлади неопротерозоични депозити со услови за зачувување на БСТ. Ова ќе ја потврди староста на карпите во кои животните недостасуваат од фосилните записи затоа што навистина ги немало, а не затоа што условите не им овозможиле да бидат фосилизирани. Тие, исто така, имаат намера да извршат лабораториски експерименти за да ги истражат механизмите кои ги поткрепуваат глинено-органските интеракции во зачувувањето на BST.

Д-р Андерсон додаде: „Мапирањето на композициите на овие карпи во микроска ни овозможува да ја разбереме природата на исклучителните фосилни записи на начин на кој никогаш досега не сме биле во можност. На крајот на краиштата, ова може да помогне да се утврди како фосилните записи можат да бидат пристрасни кон зачувување на одредени видови и ткива, менувајќи ја нашата перцепција за биолошката разновидност во различни геолошки епохи.


Референца: „Процеси на фосилизација и нашето читање на антиката на животните“ од Рос П. Андерсон, Кристина Р. Волц, Николас Ј. Тоска, Сузана М. Портер и Дерек Е.Г. Бригс, 27 јуни 2023 година, Трендови во екологијата и еволуцијата .
DOI: 10.1016/j.tree.2023.05.014