Новости из очень далекого прошлого

И в этом океане, до того населенном одними бактериями, археями да водорослями, вдруг появились первые многоклеточные существа – т.н. Эдиакарская биота. Впрочем, первые из них появились уже 580 млн лет назад, почти сразу после очередного массивного таяния ледников, ранее покрывавших чуть не всю Землю. То были существа примитивные донельзя – у них не было ни конечностей, ни рта, ни глаз, ни вообще всего того, что мы считаем обязательным для всех живых существ. Такая, к примеру, Дионискония выглядела как метровой ширины матрац, неподвижно лежащий на дне и мерно вбирающий в себя через все мириады пор своего тела кислород и какую-то мелкую живность из окружающей воды.

Были тут и животные, напоминавшие своими видом перья, или ветки деревьев, или плавающие мешки и т.п. Что это такое было, сегодня уже не узнать, потому что все они вымерли в одночасье – примерно 540 млн лет назад, т.е. в аккурат с началом Кембрия, - только отпечатки на морском дне остались. А в Кембрии внезапно появилась совершенно иная биота, вроде бы не имевшая никаких предшественников – тоже многоклеточная, но в которой уже можно было узнать предков всех нынешних существ – прежде всего потому, что у них уже появился скелет, которого у эдиакарцев (не говоря уже о бактериях) не было и в помине. А кроме того у них уже были многие другие приметы современности: скажем, похожая на кружевного краба Марелла имела многие признаки будущих артроподов (под этим названием зоологи объединяют беспозвоночных ракообразных, насекомых и т.д.), а у напоминавшей рыбку Пикайе уже был центральный стволик, хорда, из которой возник потом позвоночник всех хордатов, т.е. позвоночных существ, к которым имеем честь принадлежать и мы с вами.

А еще один «пред-артропод» - Аномалокарис с его клыками и выпученными глазками – всем своим видом свидетельствует, что в кембрийской биоте появилось также деление на хищников и жертв, а значит началась уже и гонка вооружений – взаимная эволюция орудий нападения и защиты, которая ведет к развитию органов чувств (и самих чувств вплоть до появления нервной системы и всех прочих неприятностей).

540 млн лет назад эти существа стали появляться ниоткуда, а еще через 20-25 млн лет, к концу Кембрия, они уже вытеснили всех эдиакарцев и стали властвовать - сначала в морях, а потом и на суше; не прошло и 100 млн лет, а налицо уже были чуть не все нынешние биологические виды. Вот это-то стремительное и во многом загадочное появление всех основных признаков нынешней земной биоты наука и назвала Кембрийским биологическим взрывом.

Его загадочность состояла в том, что взрыв этот не укладывался в рамки той постепенной – мутация за мутацией – эволюции, которую предписал жизни Чарльз Дарвин. И поэтому уже многие годы назад стали появляться гипотезы, пытавшиеся объяснить причины такого взрыва. Одна из этих гипотез, например, постулировала, что эволюция происходит не плавно и постепенно, а «пунктирно», т.е. периоды медленного накопления неприметных изменений сменяются короткими взрывными периодами бурного видообразования. Не было недостатка и в гипотезах, которые вообще отвергали реальность Кембрийского взрыва, заявляя, что «одновременность» всех относящихся к нему находок – результат чистой случайности. В последние десятилетия этот спор как-то увял и затих, но вот в феврале нынешнего года одна за другой появились сразу два новых объяснения «Кембрийского взрыва».

Начнем все-таки с более простого объяснения. Его можно назвать «кислородно-хищническим». Оно исходит из проведенных в последние годы исследований динамики концентрации кислорода в земной атмосфере и поведения древнейших живых существ. Ранее считалось, что появление таких существ требует большой (почти нынешней) концентрации кислорода. Однако последние исследования привели некоторых ученых (включая упомянутых выше и других) к мысли, что жизнь может усложняться даже при более низкой концентрации, но в периоды ее скачков. Изучая отложения различных металлов на морском дне, скорость образования которых зависит от концентрации кислорода в воде, эти ученые проследили эволюцию кислорода в океанах и атмосфере Земли и показали, что небольшой подъем этой концентрации (до 1-2% от нынешней) произошел уже 800 млн лет назад, а позднее имели место еще три скачка – 635, 580 и 542 млн лет назад.

По мнению ученых, каждый такой скачок сопровождался усложнением тогдашней придонной фауны, так как на дне океана кислорода было во много раз меньше, чем на поверхности, и на этом фоне «кислородного голодания» малейшее увеличение его концентрации могло возыметь существенные последствия; в частности, скачок, произошедший 580 млн лет назад привел к появлению эдиакарцев, а скачок 542 млн лет назад – к появлению первых существ со скелетом, а главное – первых хищников.

Хищники, в отличие от лежащей всю жизнь пластом Дионисконии, должны быстро двигаться, а это требует энергии, а энергия может появиться благодаря переработке пищи с помощью кислорода. Один из исследователей провел тщательное изучение следов движения кембрийского придонного червя (по следам, оставленным им в микробных «ковриках», которые устилали дно океана в месте обитания этого червя и составляли его главную «добычу»); это исследование показало, что вместе с кембрийским скачком концентрации кислорода произошло и существенное изменение в характере движения червя: медленные плавные повороты сменились резкими зигзагами, явно требовавшими больше энергии. Ну, а переход от пассивно-собирательного образа жизни к активно-хищническому, неизбежно вел, как мы уже говорили, к быстрому усложнению живых существ.

В отличие от этого объяснения (скорее, уточняющего, нежели меняющего прежние догадки), вторая гипотеза, выдвинутая американским ученым Киршвинком и его коллегами в статье, опубликованной в середине февраля 2016 г. в журнале American Journal of Science, радикально порывает со всеми прежними объяснениями, выдвигая свой сценарий, в котором Кембрийский взрыв является результатом сложной комбинации нескольких факторов сразу. Профессор Киршвинк много лет назад уже выдвинул гипотезу «обледенелой Земли», согласно которой Земля в ходе своей истории несколько раз полностью покрывалась льдами, что резко влияло на ход биологической эволюции; одно такое превращение нашей планеты в снежный ком произошло, по мнению Киршвинка, примерно 800 млн лет назад и кончилось за несколько десятков миллионов лет до начала Кембрийского периода, что дало толчок к появлению совершенно новой и своеобразной эдиакарской биоты.

Теперь, в работе 2016 года, Киршвинк утверждает (подкрепляя это утверждение ссылками на собранные им и его коллегами новые палеомагнитные и другие данные), что 540 млн лет назад произошел еще более редкий и резкий катаклизм – т.н. «истинное полярное блуждание», или, иначе, - внезапный (занявший несколько млн лет) поворот земной оси почти на 60 градусов и переместивший тогдашний полюс к экватору, где в силу большего притока солнечной энергии (а возможно и по другим, пока еще неизвестным причинам) всегда имеет место более богатая и сложная флора и фауна. Тогдашние континенты, грудившиеся у полюса, оказались в этой «биологической теплице. А поскольку каждый континент имеет далеко уходящую в океан прибрежную донную полосу, то в этих мелких и внезапно ставших теплыми водах, стала бурно расцветать и столь же бурно усложняться жизнь, которая к тому времени уже существовала (в зародыше) во многих биологических нишах этих континентов.

Свой толчок этому процессу должна была дать и гигантская волна, обрушившаяся на континенты в результате их быстрого движения сквозь океан к экватору; эта волна могла соединить внутренние водоемы на суше с прибрежными водами, и тогда изнутри континентов на их прибрежный шельф могли найти выход те многочисленные зародышевые формы жизни, которые уже успели сложиться в «мелких теплых лужах», как когда-то назвал эти сухопутные водоемы Чарльз Дарвин, видевший в них возможные места зарождения земной жизни вообще.

Совокупность всех этих факторов, по мнению Киршвинка и его соавторов, создала самое благоприятное сочетание условий для того уникального и драматического скачка эволюции, каковым стал Кембрийский биологический взрыв. Но это сочетание условий, - добавляют они, - способствовало не только реальному скачку эволюции, но также и тому, что именно от этого периода сохранилось больше следов такого скачка. Поэтому, заключают Киршвинк и коллеги, правы и те, кто считает богатство Кембрийской биоты результатом случайности, и те, кто считает ее свидетельством реального и быстрого усложнения жизни.

Таковы две новости касательно далекого прошлого, и теперь вам судить, какая вам больше по вкусу. А о том. какая ближе к истине, оставим спорить ученым.

*********************************************************************************************************8

Веселые новости

* Студенты из Шеффилда вывели формулу для подсчета количества смеси (М гр), необходимой для жарки N блинов толщиной D на сковороде радиусом R. Формула очевидна до слез: площадь сковородки, т.е. блина, нужно умножить на его толщину и на число блинов, иными словами M = πR2 x D x N. Не забудьте только, что для каждых 250 гр смеси нужно 1 яйцо, 100 гр молока, 25 гр масла, 55 гр муки и 40 гр воды. Бетеавон!

* Найдено самое длинное слово в английском языке. Это английское название белка «титин» (от слова «титан»), кстати - самого длинного в человеке. Оно начинается с «метионил», кончается на «изолейкин» и содержит 189819 букв. С возрастом, правда, этот белок становится короче, но увы – его название остается тем же, а вот работа ухудшается. А ведь титин - одна из главных «пружин» в любой мыщце, в т.ч. и в сердечной.

* Изучив размеры тела и липких ног у 200 видов существ, способных лазить по стенам и потолкам, д-р Лабонт из Кембриджа нашел соотношение между этими факторами и показал, что человеку нужно было бы покрыть липкостью 89% поверхности тела, чтобы стать «пауком». Прочтя это, инженеры-создатели липких присосков прислали автору видео, засняв на нем свой подъем по стенам с помощью присосков на одних лишь ладонях.

* Растение «Венерина ловушка» имеет вид пары «ладоней», окаймленных множеством «ресниц». На ладонях есть чувствительные волоски и когда насекомое хотя бы два раза коснется их, «ладони» схлопываются и в них выделяется сок, переваривающий добычу. Наблюдая сквозь «ресницы» биения жертвы, ученые обнаружили, что сок выделяется на третьем биении. «Не исключено, - заключили они, - что растения умеют считать до пяти»

Рафаил Нудельман
"Окна", 30.06.2016