Спалах різноманітності багатоклітинних тварин на рубежі докембрія і фанерозою називається кембрійським вибухом. Це одна з найважливіших подій у всій історії Землі - не дивно, що про його причини висловлюються різні гіпотези. Кембрійський вибух, звичайно ж, не був миттєвим, а багатоклітинні тварини не з'явилися за один день. Коріння їхнього походження сягає докембрію. Але наскільки глибоко? Це хороше питання. Сьогодні вийшла стаття, яка відсуває «день народження» багатоклітинних тварин на 350 мільйонів років від кембрійського вибуху (і 890 мільйонів років від нас з вами).
Увага більшості палеонтологів завжди була поглинута фанерозоєм - епохою, яка почалася приблизно 540 мільйонів років тому і, в свою чергу, ділиться на палеозою, мезозою і кайнозою. Саме до нього відносяться всі найвідоміші викопні організми, від трилобітів до австралопітеків включно. Але фанерозою охоплює лише невелику частину історії життя на Землі. Попередня епоха - криптозою, або докембрій - тривала три з половиною мільярди років. Приблизно стільки пройшло від виникнення життя до масової появи в палеонтологічному літописі скелетних залишків багатоклітинних тварин - події, що відзначає початок фанерозою.
Деякі вчені впевнені, що на рубежі останнього періоду докембрія (едіакарія) і першого періоду фанерозою (кембрія) сталося дуже сильне прискорення еволюції - власне, кембрійський вибух. У результаті виник цілий віяло нових еволюційних гілок тварин, багато з яких дожили до наших днів. Так думають прихильники гіпотези істинно еволюційної природи кембрійського вибуху.
Їм протистоїть гіпотеза довгої прихованої докембрійської еволюції, згідно з якою ніякого драматичного прискорення еволюційних процесів у момент кембрійського вибуху насправді не було, а еволюція основних груп багатоклітинних тварин почалася задовго до фанерозою. І на початку кембрія ці групи просто стали більш численними, вийшли на перший план в морських спільнотах, «винайшли» собі скелети і з усіх цих причин проявилися в палеонтологічному літописі. Але виникли вони набагато раніше.
Молекулярні біологи можуть виміряти швидкість еволюції - за кількістю нуклеотидних замін у стародавніх генах. Це називається молекулярним годинником. І датування методом молекулярного годинника відводять коріння основних гілок багатоклітинних тварин у далекі докембрійські часи. Проблема в тому, що молекулярні годинники - інструмент примхливий, і чим давніші події нас цікавлять, тим менше на них можна покластися. До того ж без калібрування за палеонтологічними даними молекулярні годинники марні, а ці калібрування в нашому випадку не дуже хороші: в одних роботах вони підтверджують гіпотезу довгої прихованої докембрійської еволюції, в інших - гіпотезу кембрійського еволюційного вибуху, і згоди тут поки немає.
Загалом, як не крути, а стара добра палеонтологія залишається найнадійнішим свідком у питаннях ранньої еволюції тварин. Звичайно, палеонтологічні дані часом бувають спірними, але якщо вже вони є, то від них не відмахнешся.
Отже, що ми знаємо про докембрійську багатоклітинну фауну? Найпростіше почати з кінця. На зльоті докембрія, в його останні кілька мільйонів років, на Землі починають регулярно зустрічатися істоти, хоча і злегка незвичайні, але в цілому схожі на звичних нам фанерозойських тварин (такі, як кімберелла). Це - провісники кембрійського вибуху. Але вони з'являються тільки в самому кінці докембрія. А що було раніше?
Раніше був світ загадкових істот, часто досить великих, але не схожих ні на які сучасні живі організми. Час існування цієї фауни обмежений останнім періодом докембрія - едіакарієм. Її так і називають едіакарською фауною або едіакарською біотою. З приводу природи едіакарських організмів висловлювалися різні версії. Недавні дослідження хімічних біомаркерів підтвердили, що вони як мінімум були близькими родичами сучасних багатоклітинних тварин. Але нащадків ця фауна, судячи з усього, не мала.
Більш ранні часи для зоології покриті мороком. Кандидати на роль тварин тих часів у нас є, але всі ці знахідки в тій чи іншій мірі спірні. Наприклад, у книгах і статтях про еволюцію часто згадується хайнанська фауна, набагато давніша, ніж едіакарська, і зовсім на неї не схожа. На жаль, є дані, що червеобразные організми з хайнаньської біоти насправді ніякі не тварини, а водорості. Якщо це підтвердиться, то хайнанська фауна буде «закрита».
Але як взагалі могли б виглядати найдавніші тварини? Що, власне, там, у глибокій докембрії, потрібно шукати?
Відповідь на це питання існує. За даними молекулярної філогенетики, найдавніша і примітивна з тварин, які дожили до сучасності гілок, - це губки. В останні роки на цю тему йшла бурхлива дискусія, але в підсумку прихильники первинності губок, схоже, перемогли: їх гіпотеза обґрунтована надійніше. Отже, перші багатоклітинні тварини цілком можуть виявитися губками.
Нічого дивного тут немає. Губки - сидячі морські або прісноводні істоти, організм яких рівнем інтеграції нагадує колонію найпростіших. На роль першого етапу еволюції тварин вони цілком підходять. У більшості губок є внутрішній скелет, який буває або вапняковим, або кремнеземним, або білковим. Тверді скелетні елементи губок називаються спікулами - вони добре зберігаються в викопному стані.
Біда в тому, що типові спікули губок з'являються тільки в кембрії, разом із залишками більшості інших груп тварин. У докембрії їх немає. Щоправда, кілька років тому китайські палеонтологи описали маленьку безскелетну губку з едіакарського періоду, але її статус ще вимагає підтвердження. Всі інші повідомлення про докембрійські губки - ще більш спірні.
Однак звернемо увагу на той факт, що свідчення про стародавні губки не зводяться до знахідок давніх мінеральних (вапняних або кремнеземних) спікул. Інакше все було б просто: є спікули - є губки, немає спікул - нанівець і суду немає. Але у губок бувають і інші типи скелета. Наприклад, у сучасних рогових губок скелет складається виключно з білків, які самі по собі в викопному стані не зберігаються. Але при похованні такий скелет посмертно звіщається, і врешті-решт від нього залишається система тонких вапняних «прокладок», що формують характерну червонорідну мікроструктуру. Те, що така мікроструктура залишається саме від губок, перевірено на фанерозойських губках, мало відрізняються від сучасних.
І ось тільки що в журналі вийшла стаття, що подібна червонорідна мікроструктура виявлена в докембрійських відкладеннях північного заходу Канади. Автор роботи, Елізабет Тернер (Elizabeth Turner) з Лаврентійського університету, вважає, що її знахідка - це залишки губок з білковим скелетом.
Відкладення, в яких знайшли передбачувані сліди губок, являють собою залишки строматолітів - мікробних рифів, побудованих синезеленими водоростями, ціанобактеріями. Будь-який строматоліт - в тій чи іншій мірі багатовидове співтовариство. У фанерозойських строматолітах губок вже знаходили, і це вже призводило палеонтологів до ідеї, що саме строматоліти були колискою перших тварин.
Тож у повідомленні про знахідку залишків безспікульних губок у строматолитах начебто немає нічого особливого. Вражаючий тільки вік цієї знахідки: 890 мільйонів років!
Рубіж докембрія і фанерозою пролягає за віком приблизно в 540 мільйонів років. Це момент кембрійського вибуху. Остання велика епоха докембрія, яка передує кембрійському вибуху, називається неопротерозоєм. Те, що багатоклітинні тварини виникли в неопротерозої, сумнівів не викликає. Але неопротерозойська епоха була дуже довгою. Як вже говорилося, безперечні знахідки тварин є тільки в її останньому періоді - едіакарії. Едіакарію передував кріогеній - таємнича епоха «Землі-сніжка», коли нашу планету сковувало глобальне оледеніння. Про живу природу кріогенія відомо не так вже й багато, і абсолютно всі знахідки тварин з цього періоду знаходяться під сумнівом. Але датування в 890 мільйонів років переносить походження тварин навіть не в кріогеній, а в попередній період - тоній. Це дуже серйозно. Немає жодних сумнівів, що найближчим часом гіпотеза про губки з тонію буде ретельно перевірятися на міцність іншими палеонтологами: ціна питання тут надзвичайно висока.
Чи можливо, що ця гіпотеза вірна? Можливо. Жодні закони біології цього не забороняють. Більш того, припущення, що перші багатоклітинні тварини жили в строматолітах, виглядає тим більш імовірним, чим раніше ці тварини з'явилися. Адже в кріогенії, а тим більше в тонії кисню в земній амосфері було ще мало. Строматоліт - рідкісний для тодішньої Землі приклад місцезнаходження, де кисню вдосталь. Його виділяли ціанобактерії в процесі фотосинтезу, так що строматоліт це свого роду кисневий оазис. У статті це міркування, звичайно, наводиться на підтримку того, що нові дані правдоподібні.
Не варто, однак, забувати, що ці дані - все ж непрямі. Йдеться не про скелети тварин і навіть не про відбитки, а, якщо можна так висловитися, про залишки залишків, які в принципі можуть інтерпретуватися й інакше. Вирішальне слово тут належить таким поважним наукам, як тафономія і седиментологія.
Але якщо дані про тонієві губки підтвердяться, це і справді сильно вплине на наші уявлення про те, як розвивалася жива природа Землі.