Кораллы, губки и наутилусы: как в облицовке московских станций метро появились древние организмы

Земля кембрийского периода выглядела совершенно иначе, чем сегодня. Большая часть суши была сосредоточена в суперконтиненте Гондвана, располагавшемся в основном в южном полушарии. На севере существовали континенты Лаврентия (будущая Северная Америка), Балтика (Северная и Восточная Европа) и Сибирь. Уровень моря был значительно выше современного. Океаны затапливали обширные шельфовые зоны, где и процветала кембрийская жизнь. Климат сохранялся теплым, а на полюсах не было ледяных шапок.

Ученые предлагают несколько взаимосвязанных гипотез. Первая связана с увеличением концентрации кислорода в атмосфере и океанах, что сделало возможным существование крупных подвижных животных. Именно такие животные стали первыми хищниками. Вторая гипотеза указывает на генетические изменения. Еще до взрыва развились так называемые Hox-гены — регуляторы формирования тела и морфологического разнообразия. Но до взрыва они «молчали», и только увеличение концентрации кислорода позволило этим генам заявить о себе в полный голос. Тогда и начали появляться все новые и новые формы жизни. Третья теория подчеркивает роль экологических факторов: до взрыва на Земле не было хищников. Даже крупные многоклеточные питались в основном фильтрацией микроорганизмов. Появление хищников запустило «гонку вооружений» и стимулировало развитие защитных структур, например, панцирей.

Главное событие кембрия – массовое появление организмов с твердыми частями тела: внешними скелетами (членистоногие, трилобиты) и внутренними (первые хордовые). Минерализованные структуры образовывали раковины, панцири, защитные иглы, а органические экзоскелеты строились из хитина. Эти структуры и скелеты хорошо сохраняются в виде окаменелостей, а вот мягкотелые организмы докемрийского периода оставили, к сожалению, мало следов.

Земля за полмиллиарда лет, которые прошли после Кембрийского взрыва, конечно, радикально изменилась, но геологические пласты кембрийского периода сохранились и сегодня. В сланцах Бёрджес в Канадских Скалистых горах обнаружены тысячи великолепно сохранившихся организмов. В формации Чэнцзян в Китае найдены древнейшие окаменелости хордовых. На территории России кембрийские окаменелости находят в нескольких регионах. Богатые местонахождения известны в Сибири, например, в бассейне Лены, где присутствуют следы разнообразных трилобитов. Кембрийские находки также были сделаны на Урале и в Прибайкалье.

Значение кембрийского взрыва для жизни на Земле трудно переоценить. Взрыв показал, что при наличии подходящих условий эволюция может идти с поразительной скоростью, создавая сложное из простого за относительно короткое время.

Чтобы нырнуть глубоко в прошлое и немного представить себе Кембрийский взрыв, не обязательно отправляться в путешествие в сланцы Бёрджес в Канаду или посещать формацию Чэнцзян в Китае.

Губки — это, возможно, древнейший на Земле многоклеточный организм. Генетики, рассчитавшие эволюционный возраст губок по «молекулярным часам», пришли к выводу, что губки возникли 700 млн лет назад. Но такие древние губки не сохранились. Именно из-за того, что они были полностью мягкотелые. Но во время Кембрийского взрыва, губки обзавелись так называемыми спикулами — это твердые игольчатые или звездчатые образования из диоксида кремния или карбоната кальция. Спикулы пронизывают тело губки, формируя своего рода внутренний скелет. Эти иглы служили и опорой для тела, и защитой от хищников. Есть губки, которые строят массивные известковые скелеты. Они особенно хорошо сохраняются в окаменелостях. Губки живут в океане и сегодня.

Первые кораллы возникли еще до Кембрия около 550 млн лет назад, но по настоящему они развернулись 480 млн лет назад. Они занялись тем делом, которым их родственники (но не потомки) занимаются и сегодня — они стали строить коралловые рифы. Эти кораллы имели четырехлучевую симметрию. 250 млн лет они вымерли. Но другие — шестилучевые кораллы продолжают строить рифы до сих пор.

Наутилоидеи (головоногие моллюски) появились в позднем кембрии, около 500 млн лет назад, они Кембрийский взрыв уже не застали, хотя он во многом содействовал их развитию. В палеозойскую эру (до 250 млн назад) наутилоидеи были невероятно разнообразны и доминировали в морях и океанах. Были тысячи видов с раковинами самых разных форм — прямыми (некоторые достигали нескольких метров в длину), изогнутыми, спиральными. Они были главными хищниками до появления рыб.

Род Nautilus, который мы знаем сегодня, появился относительно недавно — 50-60 млн лет назад. Сейчас существует всего несколько видов наутилусов, обитающих в тропических водах Индийского и Тихого океанов.