Компьютерная модель раскрыла тайны эволюции древних организмов

Около 575 миллионов лет назад в древнем океане Земли жили необычные организмы, известные науке как рангеоморфы. Они представляли собой одну из наиболее ранних форм жизни на нашей планете и потому так интересны современным биологам. Команда из Кембриджского университета создала компьютерную модель эволюции древних организмов и тем самым приоткрыла завесу тайны.

Известно, что большинство ранних форм жизни имели микроскопические размеры, однако рангеоморфы были весьма крупными организмами. Большинство из них были около 10 сантиметров в высоту, хотя некоторые достигали и двух метров.

Эти существа населяли океан в период эдиакария между 635 и 541 миллионом лет назад. Их тела состоят из мягких ветвей, крупной центральной и более мелких боковых, образуя геометрическую форму, известную как фрактал. Такой формой обладают и многие современные растения, вроде папоротников или морских водорослей.

Но в отличие от любого современного организма, эволюция рангеоморфов окутана тайной. Учёные долгое время не могли определить, как они росли, питались и размножались, и потому до сих пор эти организмы не классифицированы в какую-либо группу. Несмотря на то, что внешне они больше напоминали растения, некоторые учёные утверждают, что именно рангеоморфы были самыми ранними животными.

До сих пор доподлинно неизвестно, были ли рангеоморфы растениями или первыми животными (иллюстрация Jennifer Hoyal Cuthill/University of Cambridge).

"Известно, что рангеоморфы обитали на такой глубине, что не могли получать энергию при помощи фотосинтеза, как это делают современные растения. Гораздо более вероятно, что они поглощали питательные вещества прямо из воды через поверхность своего тела. Современным организмам столь крупных размеров было бы очень трудно выжить при такой диете", — говорит ведущий автор исследования доктор Дженнифер Хоял Катхилл (Jennifer Hoyal Cuthill).

По словам соавтора исследования Саймона Конвей Морриса (Simon Conway Morris), океан в эдиакарский период был очень похож на жидкий бульон: он был полон питательных веществ, таких как органический углерод, тогда как сегодня всё питательное из морской воды уже разобрано массами океанских животных.

Приблизительно 541 миллион лет назад условия в океанах быстро изменились, поскольку жизнь на Земле претерпела кембрийский взрыв — резкий скачок эволюции и существенное увеличение биоразнообразия. Вместе с появлением новых видов, резко возросла и конкуренция за питательные вещества.

Рангеоморфы проиграли эволюционную гонку и вымерли достаточно быстро после начала кембрийского взрыва. Однако компьютерное моделирование показало, что до вымирания это были едва ли не самые успешные организмы на планете. Своими телами они занимали огромные пространства в океане, что позволяло им получать максимум питательных веществ из океанской воды.

Моделирование показало, насколько успешными были древние организмы, пока не повысилась конкуренция за питательные вещества(иллюстрация Jennifer Hoyal Cuthill/University of Cambridge).

"Эти существа были удивительно хорошо приспособлены к своей среде. С точки зрения математики, они заполнили своё пространство обитания почти идеально", — рассказывает Хоял Катхилл в пресс-релизе.

Палеобиологи изучали окаменелости рангеоморфов из ряда точек по всему миру, после чего все данные были загружены в компьютерную программу, которая показала появление, жизнь и вымирание трёхмерных живых организмов. Результаты исследований показали, что с началось кембрийского взрыва рангеоморфы стали слишком лёгкой добычей, поскольку у них не было никакой защиты от хищников, впрочем, прежде она им и не была нужна. К тому же, как продемонстрировало моделирование, химический состав океана резко изменился, и сокращение питательных веществ добило немногочисленных рангеоморфов.

После исчезновения этих организмов с лица Земли на свет не появлялся никто похожий на них. Результаты исследования описаны в статье журнала PNAS.