Ученые назвали ключевой причиной кембрийского взрыва «фекальную революцию»
Если бы самые ранние животные так много не испражнялись, жизнь на Земле, возможно, не развилась бы до всех тех странных и удивительных форм, которые мы видим сегодня. К такому выводу пришли авторы нового обзорного исследования, опубликованного в журнале Trends in Ecology & Evolution.
Группа специалистов по палеобиологии и эволюционной биологии из Австралии и Германии предположила, что так называемый кембрийский взрыв — случившийся около 540 миллионов лет назад относительно короткий период, в течение которого развились первые морские экосистемы и появились предки большинства основных групп животных — мог быть запущен мощным накоплением небольших экскрементов, оставленных их примитивными предшественниками в предыдущем, эдиакарском периоде.
Исследователи назвали этот решающий поворотный момент в эволюции животных и окружающей среды на Земле «фекальной революцией».
Причина кембрийского взрыва
Принято считать, что кембрийский взрыв был вызван увеличением содержания кислорода в атмосфере и воде, образованием нового защитного озонового слоя или притоком питательных веществ, вымытых в океаны в результате эрозии при таянии «Земли-снежка» (согласно некоторым научным концепциям, в отдельные геологические эпохи Земля была полностью покрыта льдом).
Но авторы статьи считают, что ключевой фактор до сих пор был упущен, и это фекалии. «Наряду с повышением уровня кислорода и другими факторами, важность экскрементов в древних экосистемах часто недооценивается», — пояснил соавтор исследования Рассел Бикнелл, эволюционный биолог из Университета Флиндерса в Австралии.
В современном океане плавающие в воде фекалии играют ключевую роль в круговороте питательных веществ, таких как углерод, железо, азот и фосфор. Благодаря экскрементам эти элементы проникают из поверхностных вод в самые глубокие слои океана. При этом «фекальные» питательные вещества более доступны для морских организмов, чем поступающие из других источников.
Подобный цикл, как предполагают Бикнелл и его коллеги, существовал и в древности. «В кембрийском периоде количество твердых органических веществ, достигающих более глубоких слоев воды, должно было постоянно увеличиваться по мере значительного роста биомассы и появления все большего числа животных с кишечником», — пишут исследователи.
После возникновения первых животных около 600 миллионов лет назад, в эдиакарском периоде, в начале кембрийского периода начинают появляться все более сложные пищеварительные системы и первые окаменелые экскременты (копролиты).
Питательные копролиты
Изучение копролитов показало, что самые древние окаменелые фекалии, датируемые началом кембрийского периода, представляют собой микроскопические комочки. Но по мере роста живых организмов увеличиваются и их экскременты. Более поздние копролиты уже выглядят как «бревна» длиной в несколько сантиметров, внутри которых находятся измельченные раковины или фрагменты других животных.
«Соответственно, мы наблюдаем все более сложные пищеварительные системы, особенно у ранних членистоногих, у которых развились специализированные передние отделы кишечника и пищеварительные железы, способные перерабатывать более широкий спектр пищи», — объяснил Бикнелл.
Таким образом, появление все более разнообразных экскрементов неосознанно проложило путь для будущих форм жизни. Все больше органики и питательных веществ попадало в древние океаны, ускоряя развитие экосистем в конце эдиакарского и начале кембрийского периодов.
«Сложные морские системы могут развиваться только при сочетании подходящих температуры, питания и биологических факторов. Быстрое увеличение размеров организмов в кембрийский период привело к увеличению размера копролитов, что вызвало положительную обратную связь и еще больше ускорило формирование этих экосистем», — заключили исследователи.
К слову, отходы человеческой жизнедеятельности тоже порой помогают делать открытия. Например, анализ отложений мочи и фекалий со стенок ночных горшков II–IV веков нашей эры помог узнать, от каких паразитов страдали жители римского форпоста на Дунае.