Разрез колонизированного биомата из лагуны острова Augustin (фото Murray Gingras et al./Nature Geoscience).
В период, когда на Земле бурно развивались ранние животные, содержание кислорода в воздухе было низким. Но это не помешало многоклеточным эволюционировать. Команда учёных из Канады, США и Франции раскрыла секрет.
Исследователи измерили концентрацию кислорода и других соединений в бактериальных матах в лагунах венесуэльского архипегала Лос-Рокес.
Личинка насекомого из семейства Ephydridae, обнаруженная в образце бактериального мата (фото Murray Gingras et al./Nature Geoscience).
Живые плёнки в Лос-Рокес расположены в очень солёных водоёмах, негостеприимных для большинства растительноядных созданий. Потому маты эти полностью покрывают дно лагун и очень похожи на аналогичные бактериальные плёнки, существовавшие более 540 миллионов лет назад в эдиакарском периоде, когда ранние многоклеточные ещё делали свои первые шаги.
Концентрация кислорода в воде, бактериальном мате и осадочном слое в одной из лагун архипелага Лос-Рокес (жёлтые точки) (иллюстрации Murray Gingras et al./Nature Geoscience).
Как объясняет Nature, в ту эпоху парциальное давление кислорода в земном воздухе составляло 0,1 атмосферы — слишком мало, чтобы бурно развивались какие-либо животные, кроме примитивных губок. (Современное парциальное давление кислорода — 0,21 атм).
Однако международная группа учёных, исследовавших лагуны Лос-Рокес, выяснила: хотя в этих водах уровень кислорода тоже нередко падает до 0,1 атмосферы, непосредственно вблизи матов и в их толще дневная концентрация O2 (парциальное давление) вырастает до 0,25-0,45 атм. Более того, в верхнем миллиметре бактериального мата содержание этого газа иногда поднимается до 1,05 атм — там нарабатывается практически чистый кислород.
Палеонтологи давно предположили, что ранние животные развивались в микробных матах, поскольку окаменелости (или следы) многоклеточных и колоний бактерий часто находят вместе. Но впервые исследователи показали, как бактериальные плёнки могут работать в качестве поставщиков кислорода, необходимого для дыхания, а значит, для активного развития. (Узнайте, кстати, какую роль в появлении многоклеточных сыграла энергетика клетки.)
Кусочек бактериального мата из лагуны Pirata. Пузырчатая поверхность — следствие интенсивной выработки кислорода (фото Murray Gingras et al./Nature Geoscience).
Авторы работы отмечают, что не все ещё вопросы сняты. Скажем, ночью уровень кислорода в матах сильно падает, а стало быть, многоклеточные, обитающие вблизи них, должны резко ограничивать потребление живительного газа, впадать в спячку. Неизвестно, как поступали древние животные в таком случае.
Кроме того, пока нет обширных данных о самих бактериальных матах эдиакария. Насколько в них действительно были распространены фотосинтезирующие одноклеточные? Этот вопрос требует изучения.
A, B — фотография и схема окаменелых следов древнего животного Eochondrites rectangulus. C — схема создания им разветвлённых ходов (иллюстрации Murray Gingras et al./Nature Geoscience).
Детали нынешнего исследования можно найти в статье в Nature Geoscience.
Комментариев нет:
Отправить комментарий