В Гранд-Каньоне обнаружены уникальные окаменелости кембрийского периода

Новый вид приапулид, также известных как «пенисовые» или «кактусовые» черви, которые были широко распространены в кембрийский период, но сегодня почти вымерли. Приапулида из Гранд-Каньона имела сотни сложных ветвящихся зубов, которые помогали ей загонять частицы пищи в свой растягивающийся рот. Из-за размера окаменелости и экзотических рядов зубов исследователи назвали это новое животное Kraytdraco spectatus — в честь крайт-дракона, вымышленного существа из вселенной «Звёздных войн». Автор: Райдиан Эванс

В Гранд-Каньоне, одном из самых знаковых природных объектов мира, обнаружено сокровище — исключительно хорошо сохранившиеся ранние животные, жившие более полумиллиарда лет назад.

Эта богатая находка — первая в своём роде в Гранд-Каньоне — включает крошечных моллюсков, соскребавших пищу с камней, ракообразных-фильтраторов, червей с шипастыми зубами и даже фрагменты пищи, которую они, вероятно, ели.

Растворяя породы, в которых были окаменелости, и изучая их под мощными микроскопами, исследователи из Кембриджского университета смогли получить детальную картину уникального периода в эволюции жизни на Земле.

Окаменелости датируются периодом от 507 до 502 миллионов лет назад — временем быстрого эволюционного развития, известного как «кембрийский взрыв», когда большинство основных групп животных впервые появляются в палеонтологической летописи.

В некоторых районах в этот период богатые питательными веществами воды спровоцировали эволюционную «гонку вооружений», в ходе которой животные развили множество экзотических адаптаций для питания, движения или размножения.

Большинство окаменелостей кембрийского периода принадлежат существам с твёрдым панцирем, но в нескольких местах по всему миру, таких как формация Берджес-Шейл в Канаде и сланцы Маотяньшань в Китае, условия позволили сохранить и мягкие ткани до их разложения.

Однако до сих пор окаменелости бесскелетных кембрийских животных были известны в основном из бедных кислородом и ресурсами сред, маловероятных для запуска сложных инноваций, сформировавших раннюю эволюцию животных.

Теперь Гранд-Каньон раскрыл первые мягкотелые (не минерализованные) окаменелости кембрийского периода из «зоны Златовласки» эволюции, которая обеспечивала богатые ресурсы для ускоренного развития ранних животных. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

«Эти редкие окаменелости дают нам более полную картину жизни в кембрийский период», — сказал первый автор исследования Джованни Муссини, аспирант кафедры наук о Земле Кембриджского университета. «Сочетая эти окаменелости со следами их нор, ходьбы и питания — которые встречаются по всему Гранд-Каньону — мы можем воссоздать целую древнюю экосистему».

Муссини и его коллеги из США обнаружили окаменелости во время экспедиции 2023 года вдоль реки Колорадо, которая начала формировать Гранд-Каньон на территории современной Аризоны 5–6 миллионов лет назад.

«Удивительно, но у нас до сих пор не было подобных кембрийских окаменелостей из Гранд-Каньона — находили трилобитов и биоминерализованные фрагменты, но почти не было мягкотелых существ», — отметил Муссини. «Однако геология Гранд-Каньона, где много мелкозернистых и легко расслаивающихся глинистых пород, подсказала нам, что это именно то место, где можно найти такие окаменелости».

Исследователи собрали несколько образцов пород и доставили их в Кембридж. Камни размером с кулак сначала растворили в плавиковой кислоте, а осадок пропустили через несколько сит, высвободив тысячи крошечных окаменелостей. Ни одно из животных не сохранилось целиком, но многие узнаваемые структуры помогли учёным определить, к каким группам они принадлежали.

Дальнейшее изучение окаменелостей показало некоторые из самых сложных способов, которыми животные эволюционировали в кембрийский период для добычи и поедания пищи.

«Это были передовые „технологии“ своего времени, объединяющие несколько анатомических частей в высокоэффективные системы питания», — пояснил Муссини.

Многие из этих окаменелостей принадлежат ракообразным, вероятно, из группы, включающей артемий, узнаваемых по их молярным зубам. Эти крошечные существа имели волосовидные выросты на треугольных бороздках вокруг рта и использовали свои покрытые волосками конечности, чтобы подметать частицы пищи, как конвейер. Крошечные бороздки на их зубах затем перемалывали пищу. Сохранность настолько детальна, что возле ртов ракообразных можно разглядеть несколько частиц, похожих на планктон.

Другие современно выглядящие животные из кембрийского периода Гранд-Каньона включают слизнеподобных моллюсков. У этих животных уже были пояса или цепочки зубов, похожие на зубы современных садовых улиток, что, вероятно, помогало им соскребать водоросли или бактерии с камней.

Самое необычное существо, идентифицированное исследователями, — новый вид приапулид, имевший сотни сложных ветвящихся зубов для сбора частиц пищи в растягивающийся рот. Из-за размера окаменелости и экзотических рядов зубов животное назвали Kraytdraco spectatus — в честь крайт-дракона из «Звёздных войн».

«Мы видим, что кембрийские животные использовали самые разные способы питания, некоторые из которых имеют современные аналоги, а другие более экзотичны», — сказал Муссини.

Во время кембрийского периода Гранд-Каньон находился гораздо ближе к экватору, чем сейчас, и условия были идеальными для поддержания разнообразной жизни. Глубина богатой кислородом воды, не слишком большая и не слишком маленькая, позволяла балансировать между максимизацией питательных веществ или кислорода и уменьшением повреждений от волн и воздействия УФ-излучения Солнца.

Эта оптимальная среда сделала её отличным местом для эволюционных экспериментов. Поскольку пищи было много, животные могли позволить себе больше эволюционных рисков, чтобы опередить конкурентов, ускоряя общий темп эволюции и способствуя появлению экологических инноваций, которые до сих пор формируют современную биосферу.

«Животным нужно было опережать конкурентов с помощью сложных, затратных инноваций, и окружающая среда позволяла им это делать», — сказал Муссини. «В более бедной ресурсами среде животные не могут позволить себе такие физиологические инвестиции. Здесь есть параллели с экономикой: инвестируй и рискуй в периоды изобилия; экономь и будь консервативен в периоды дефицита. Мы можем многому научиться у крошечных животных, копошащихся на морском дне 500 миллионов лет назад».

Исследование частично поддержано Национальным научным фондом США и Советом по исследованиям окружающей среды Великобритании (NERC), входящим в UK Research and Innovation (UKRI). Джованни Муссини является стипендиатом колледжа Магдалины в Кембридже.