Ученые выяснили, почему первые животные на Земле замедлили эволюцию на миллионы лет

Новое исследование предполагает, что первые животные на Земле могли непреднамеренно замедлить рост биоразнообразия. Согласно данным ученых из Кембриджского университета, способ размножения этих древних организмов ограничивал конкуренцию и удерживал эволюцию на удивительно медленном уровне в течение миллионов лет.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Ecology and Evolution, предлагают возможное решение давней палеонтологической загадки. Хотя животные впервые появились в эдиакарском периоде, их разнообразие оставалось относительно ограниченным на удивление долгое время, прежде чем более поздний всплеск эволюционных инноваций кардинально расширил жизнь на Земле.

В течение эдиакарского периода, который длился примерно с 635 до 539 миллионов лет назад, появились первые животные. Некоторые из них, включая Fractofusus, достигали высоты до двух метров, хотя большинство были намного меньше. Эти ранние животные сильно отличались от всего, что живет сегодня. Многие больше походили на папоротники и, по-видимому, не имели ртов, органов и способности передвигаться. Ученые считают, что они впитывали питательные вещества непосредственно из окружающей морской воды.

Предыдущие исследования показали, что многие из этих организмов размножались бесполым путем. Они распространялись, производя генетически идентичное потомство, соединенное столонами, или «усами», подобно современным растениям клубники. В богатых питательными веществами океанах эдиакария эта стратегия работала чрезвычайно хорошо.

«Жизнь была довольно хороша в эдиакарском периоде, поэтому потребность в сексе была весьма ограниченной, — сказал ведущий автор доктор Эмили Митчелл с кафедры зоологии Кембриджа. — Конкуренция была относительно небольшой, поэтому не было реального давления, чтобы что-то менять».

Чтобы выяснить, почему эволюция замедлилась в этот период, Митчелл и соавтор профессор Андреа Маника изучили окаменелости из Мистейкен-Пойнт на Ньюфаундленде, одного из важнейших эдиакарских местонахождений окаменелостей в мире. Исследователи объединили лазерное сканирование, пространственный анализ и искусственный интеллект, чтобы изучить организацию этих древних сообществ и возможные взаимодействия между ними. Они впервые продемонстрировали, что бесполое размножение через «усы» снижало конкуренцию между соседними организмами. Затем команда создала компьютерные симуляции, чтобы проверить, как могли развиваться сообщества ранних животных при различных репродуктивных стратегиях.

Результаты показали, что ограниченное распространение, вызванное бесполым размножением, может объяснить, почему в ранних экосистемах животных было относительно мало видов. Позже, когда организмы начали распространяться на большие расстояния и размножаться половым путем, разнообразие резко возросло.

«Если вы соединены с соседом этими "усами", то вы делитесь питательными веществами и вам не нужно с ним конкурировать», — сказал Маника.

По мере того как жизнь постепенно расширялась из глубоких вод в более мелководные морские среды, условия стали гораздо более сложными. Приливы, штормы, меняющиеся температуры и доступность питательных веществ создавали новые нагрузки, которые делали выживание менее предсказуемым и усиливали конкуренцию за ресурсы. Исследователи утверждают, что эти более суровые условия могли способствовать переходу к половому размножению.

«Если вы внезапно оказываетесь в среде, где вас по сути убивают пару раз в год, это меняет всё, — сказала Митчелл. — Стресс по существу ведет к половому размножению, и когда это происходит, мы видим огромное увеличение расстояний расселения, поскольку животные пытаются колонизировать новые территории из-за возросшей конкуренции».

По мере того как ранние животные адаптировались к новым местам обитания и новым репродуктивным стратегиям, видообразование ускорилось. Этот период ознаменовал вторую крупную волну эдиакарской эволюции и помог заложить основу для еще более драматичного эволюционного расширения кембрийского периода, когда животные стали подвижными, а экосистемы — гораздо более сложными.