Новости

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

В долгой истории эволюции жизни эволюция губок всегда была увлекательной, но трудноразрешимой загадкой. Губки считаются одними из самых ранних многоклеточных животных на Земле и являются важным мостом между одноклеточными организмами и сложными животными. Однако в научном сообществе существует огромный пробел в знаниях относительно происхождения и ранней эволюции губок.

До недавнего времени китайские учёные совершили крупный прорыв, который дал ключ к разгадке этой загадки. Международная совместная группа под руководством исследователя Юань Сюньлая из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук обнаружила окаменелость губки около 550 миллионов лет назад в Ичане, провинция Хубэй. Ее назвали «губкой со спиральной решеткой».

Это открытие не только заполняет важный пробел в ранней эволюции губок, но и дает нам новую перспективу для переосмысления всей эволюции жизни.

Изображение реставрации спиральной сетки губкой (источник изображения: ссылка 2)

Губки: живые ископаемые на эволюционном древе жизни

Губки, эта, казалось бы, простая, но загадочная группа организмов, занимают уникальное положение в животном мире.

Губки имеют простое строение тела и отсутствие очевидных систем органов, но обладают удивительными способностями к выживанию. Их тела действуют как гигантский фильтр, поглощая и удаляя воду для получения питательных веществ и кислорода. Этот простой и эффективный способ выживания позволил губчатым животным процветать на земле на протяжении сотен миллионов лет.

В современных океанах обитает множество видов губок различной формы. Некоторые губки напоминают изящные вазы, другие — гигантские ведра или веера. Они также бывают самых разных цветов и содержат все необходимое. Эти красочные губки не только добавляют ярких красок подводному миру, но и вносят важный вклад в баланс морской экосистемы.

Различные губчатые животные (Источник изображения: Википедия)

Сложная загадка: «потерянные годы» Губки

Хотя современные губки настолько распространены, они долгое время «отсутствовали» в геологической истории. Это явление озадачило учёных, как неразрешимая загадка.

Представьте себе, что вы палеонтолог, ищущий предков губок. Вы с волнением копались в скальных образованиях разного геологического возраста и обнаружили, что до кембрийского периода, который случился около 539 миллионов лет назад, летопись окаменелостей губок была почти пустой. Это похоже на толстую семейную историю, в которой отсутствуют все страницы первых глав.

На основе исследований молекулярной биологии и молекулярных часов учёные предполагают, что губки должны были возникнуть около 700 миллионов лет назад. Однако в фактической летописи окаменелостей подтвержденные окаменелости губок не появлялись в больших количествах до кембрия. Это означает, что в летописи окаменелостей губчатых животных существует огромный разрыв в 160 миллионов лет. Этот период ученые образно называют «потерянными годами» в ранней эволюции губок.

Почему такая ситуация? Ученые выдвинули две основные гипотезы:

Первая гипотеза состоит в том, что общий предок губок мог иметь минерализованные спикулы (опорную структуру губки). Однако докембрийская среда, возможно, не способствовала сохранению этих костных спикул, что затрудняет поиск их окаменелостей.

Вторая гипотеза предполагает, что ранние губки могли вообще не иметь минерализованных спикул, а вместо этого состояли из мягкой ткани. Из-за этого их легче уничтожить в процессе окаменения и труднее идентифицировать. Это похоже на рисование водой на камне. Она быстро испаряется и не оставляет после себя никаких следов.

Эта загадка озадачивала ученых до тех пор, пока не было проведено недавнее исследование, которое дает ключ к разгадке этой загадки.

Различные типы спикул современных известковых губок (Источник изображения: Википедия)

Губки со спиральной сеткой: «Розеттский камень», раскрывающий тайны эволюции губок

В Ичане, провинция Хубэй, ученые обнаружили в биоте Шибантана новую интересную окаменелость, датируемую около 550 миллионов лет назад. Ископаемое названо «Спиральная решетчатая губка». Его открытие похоже на поиск точки соединения в обширной истории, заполняющей пробел в ранней эволюции губчатых животных.

Спиральная решетчатая губка имеет потрясающие морфологические особенности. Ее тело имеет элегантную форму конуса, а на дне имеется дискообразная структура, которую можно использовать для крепления ее к морскому дну. Самое поразительное то, что структура его поверхности состоит из правильных квадратов, которые можно разделить на более мелкие квадраты, образуя сложную и упорядоченную сетчатую структуру.

Фотография ископаемой губки со спиральной сеткой (а) и карта высот, полученная с помощью лазерного сканирования (б) (Источник изображения: Чунцин)

Структура напоминает современные шестиугольные губки, но с одним ключевым отличием: сетка спиральной губки состоит из органического вещества, а не из минерализованных спикул.

Это открытие открывает новый взгляд на раннюю эволюцию губок. Это говорит нам о том, что в далеком позднем эдиакарском периоде уже существовали губки без минерализованных спикул. Это похоже на то, как будто мы обнаружили «примитивную версию» губки, у которой еще не развились твердые спикулы, но уже есть основные характеристики губок.

Ученые провели детальное исследование и анализ спиральной сетчатой ​​губки. Они сравнили окаменелость с множеством живых животных и другими окаменелостями, построили сложную матрицу данных и провели тщательный филогенетический анализ. Результаты показывают, что губка со спиральной сеткой принадлежит к губкам коронной группы и тесно связана с шестифутовой губкой. Это открытие еще раз подтверждает важную роль губки со спиральной решеткой в ​​эволюции губчатых животных.

Особый вид шестигубчатого животного. У этого животного спикулы кремнистые. Некоторые спикулы могут объединяться в сетчатый скелет. В костях нет губчатого вещества. Поэтому этот класс еще называют стеклянной губкой. (Источник изображения: Википедия)

Открытие губки со спиральной решеткой дает ключевую информацию для нашего понимания ранней эволюции животных. Это говорит нам о том, что при поиске окаменелостей докембрийских губок мы не можем просто использовать современные губки в качестве стандарта. Ранние губки могли не иметь минерализованных спикул и некоторых знакомых нам особенностей. Это открытие расширяет наш кругозор и указывает на новые направления для будущих исследований.

Губки и взрыв жизни: новый взгляд на процесс эволюции жизни

Открытие губок со спиральной решеткой также дает нам новый взгляд на всю эволюцию жизни. Ученые долгое время считали, что биомы докембрия и кембрия сильно различались.

Эдиакарский период считается эпохой, в которой доминировали существа странной формы и неизвестного сходства. В кембрийский период внезапно в большом количестве появились различные современные категории животных. Это знаменитый «кембрийский взрыв». Эта точка зрения словно описывает два совершенно разных мира: один — древний мир, полный загадочных существ, а другой — прототип знакомой нам современной морской экосистемы.

Однако открытие спиральной сетчатой ​​губки создало мост между этими двумя, казалось бы, отдельными мирами. Оно говорит нам о том, что в поздний эдиакарский период уже существовали существа, которые были напрямую эволюционно связаны с современными животными. Иными словами, в древней семейной истории найдено ключевое фото, связывающее древних предков и современных потомков.

Это открытие также заставляет нас переосмыслить природу «Кембрийского взрыва». Возможно, эволюция жизни – это не внезапный «взрыв», а постепенный процесс. Различные типы животных, возможно, начали диверсифицироваться еще до кембрия, но у них не было твердых панцирей или костей, и поэтому их было трудно сохранить в летописи окаменелостей.

Это новое открытие также ставит перед нами новые вопросы: существовали ли раньше губчатые животные до появления спирально-решетчатой ​​губки? Как предки губок приобрели способность минерализовать костные спикулы? Ответы на эти вопросы могут быть спрятаны в древних скальных образованиях и ждут, чтобы их открыли будущие ученые.

Эволюционные взаимоотношения между губками со спиральной решеткой и другими животными (Источник изображения: Ссылка 2)

Заключение

Эволюция губок подобна эпопее, охватывающей сотни миллионов лет. От начальной структуры мягкого тела до последующего развития сложных минерализованных костных спикул — каждый шаг отражает тайну эволюции жизни. Открытие спирально-решетчатой ​​губки добавляет насыщенности этой эпопее, позволяя нам взглянуть на загадочный лик древнего океана.

В будущем, благодаря развитию технологий и применению новых методов, мы сможем обнаружить больше ранних окаменелостей животных и еще больше улучшить картину эволюции жизни. Истории о губках будут продолжать вдохновлять нас думать о природе жизни, побуждать исследовать неизведанные области и разгадывать тайны эволюции жизни.

Рекомендации:

1. Сяопэн Ван, Александр Г. Лю, Чжэ Чен, Чэнси Ву, Яронг Лю, Бинь Ван, Ке Пан, Чуаньмин Чжоу, Сюньлай Юань и Шухай Сяо, губчатое животное позднеэдиакарской коронной группы

Продюсер: Popular Science China

Автор: Ли Цзиньцзюань (Университет Васэда)

Производитель: China Popular Science Expo