Резкое увеличение биоразнообразия, произошедшее в кембрийский период, долгое время подготавливалось молекулярной эволюцией, которая в итоге привела к кембрийскому взрыву видового разнообразия.

Трилобит - одно из древних членистоногих, чьё появление пришлось на кембрийский период (фото mattheaton).

В биологии существует известный парадокс кембрийского взрыва. Суть его в том, что с какого-то момента жизнь на земле начинает демонстрировать колоссальное разнообразие форм, следы которых можно найти в доисторических окаменелостях. Этот момент случился в кембрийский период - но до того никаких признаков будущих жизненных форм обнаружить не удавалось. Революционные скачки в природе относительно редки, а если говорить о всепланетном масштабе, так и вовсе невероятны. Между тем складывается ощущение, что организмы приобрели разом, будто на массовой распродаже, невероятное число новых признаков и начали быстро разбегаться по систематическим группам.

Разумеется, можно предполагать божественное вмешательство или то, что какие-нибудь инопланетяне вытряхнули на Землю мешок новых видов. Учёные, однако, не прекращали попыток найти хоть какое-то научное объяснение палеонтологической загадке. Над проблемой внезапного «возникновения» новых ископаемых видов размышлял ещё Чарльз Дарвин - и пришёл к выводу, что в таких случаях археологам и палеонтологам нужно во всех смыслах «лучше копать».

Группа биологов-эволюционистов из нескольких американских университетов опубликовала в журнале Science статью, в которой излагаются результаты очередного переосмысления загадки кембрийского взрыва. Учёные подвергли пересмотру взаимосвязи между останками древних существ с учётом новейших находок, а также археологический возраст этих находок. Были уточнены генеалогические отношения ископаемых видов с их современными потомками. Кроме того, использовались данные молекулярной генетики: исследователи восстановили генеалогию нескольких генов, имеющихся у 118 современных видов. Всё вместе позволило уточнить точки ветвления на генеалогическом древе и точно определить, когда та или иная группа начала собственный эволюционный путь.

В общем, выводы исследователей сводятся к тому, что кембрийской революции предшествовала долгая невидимая эволюция. В течение миллионов лет организмы накапливали генетические и биохимические изменения, которые в кембрии привели к появлению разных форм жизни: накопленные внутренние изменения наконец вылились в изменения внешние. Авторы сравнивают это с индустриальной революцией: изобретения, небольшие технологические инновации накапливались в течение длительного времени без особых изменений в средствах производства, пока, наконец, не привели к глобальному технологическому сдвигу.

Накопленные генетические изменения до какого-го времени были сбалансированы внешней средой и взаимоотношениями между видами. И с биохимической точки зрения разные организмы уже до кембрия могли значительно отличаться друг от друга, демонстрируя большое биоразнообразие. Впоследствии должно было хватить малейших экологических подвижек, чтобы дать накопленным изменениям проявить себя с внешней стороны. Кстати, одной из весьма смелых, хотя и довольно спорных гипотез, выдвигаемых в статье, является утверждение, что докембрийские животные поедали друг друга более интенсивно: это и может быть одной из причин скудости докембрийских ископаемых останков.

Нельзя сказать, что новая гипотеза не привлекла к себе внимания критиков. Так, одна из претензий к авторам состоит в том, что они не учли так называемые гены-сироты, составляющие примерно 30% всех генов животных. Эти гены не имеют «родственников»-гомологов, и многие считают, что именно их внезапное появление могло послужить причиной кембрийского взрыва биоразнообразия. Впрочем, в этой гипотезе, увы, присутствует слово «внезапно», от которого наука всегда старается всеми силами избавиться.

В книге «Рептилии и амфибии» издательства "Мир книги" за 2007 г. можно увидеть разворот с «замечательным» по своей информативности родословным древом современных и доисторических земноводных и пресмыкающихся.

Начнём с того, что ископаемая рыба Eustenopteron названа «латимерией», хотя совершенно не похожа на неё по форме. К тому же латимерия - современный род кистепёрых рыб, который хотя бы уже поэтому не мог стоять в основании родословного древа доисторических четвероногих. К тому же она принадлежит к совершенно иному отряду рыб, имеющему крайне опосредованное отношение к предкам позвоночных.
Под «лабиринтовыми зубастыми» явно имеются в виду лабиринтодонты (это «калька», буквальный перевод названия), а вот названия прочих групп земноводных не поддаются постижению простым разумом.

Вот страница из оригинального немецкого издания.
Hülsenwirbler - так называются по-немецки тонкопозвонковые, или лепоспондилы (представитель - диплокаулус);
Schnittwirbler - темноспондилы (представитель - мастодонзавр).
А вместо переводной латимерии в основании эволюционного древа позвоночных стоят кистепёрые рыбы - Quastenflosser.

Точно так же к «словесным уродам» принадлежат названия отрядов динозавров - ящеротазовые и птицетазовые. К чему уточнение «живущие в водоёмах», совершенно непонятно хотя бы потому, что большинство динозавров было откровенно сухопутными животными. Также «поруганию» подверглось название отряда клювоголовых - термин "ящерогады" давно устарел, он был ещё в словаре Брокгауза и Ефрона за 1907 г.
И издавать в нашем веке книгу с устаревшими изображениями динозавров, волочащих хвосты, без поправки - просто позор.

Вновь оригинальный текст вносит ясность.
На немецком языке таз(часть скелета) называется Becken . Но это слово имеет ещё и другое значение, например, бассейн или раковина, в которой моют руки. Вот и получились у переводчика водяные "бассейновые" динозавры.

Растительноядные, покрытые панцирем анкилозавры знамениты своей массивной «палицей» на конце хвоста, которая, видимо, служила им орудием обороны. Но специалистам известна и другая их интригующая особенность: подавляющее большинство обнаруженных останков этих динозавров оказались захоронены кверху брюхом.

Дискуссии на эту тему начались еще в 1930-х, и до настоящего времени появилась масса гипотез, важнейшие из которых были проверены недавно группой палеонтологов во главе с Джорданом Мэллоном из Канадского музея естественной истории. Но для начала они убедились в том, что «проблема ориентации анкилозавров» – не исторически сложившийся миф. Ученые рассмотрели 36 находок, сделанных на территории Канады, и отчеты их авторов, подтвердив, что 26 из них действительно располагались вверх ногами. Случайностью это не объяснить.

Экспресс-инфо по стране

Канада – государство в Северной Америке.

Столица – Оттава

Крупнейшие города: Торонто, Монреаль, Ванкувер, Калгари, Оттава, Виннипег

Форма правления – Конституционная монархия

Территория – 9 984 670 км 2 (2-я в мире)

Население – 34,77 млн чел. (38-я в мире)

Официальные языки: английский, французский

Религия – христианство

ИЧР – 0,913 (9-я в мире)

ВВП – $1,785 трлн (11-я в мире)

Валюта – канадский доллар

Граничит с США

Затем авторы начали проверку ключевых теорий, объясняющих этот феномен. Первая из них предполагает, что анкилозавры были довольно неловкими в движениях и, упав на спину, не могли перевернуться обратно, а хищники опрокидывали их на спину, добираясь до незащищенного панцирными пластинами брюха. Никаких подтверждений этому ученые не обнаружили, да и следы от зубов обнаружились только на одном из исследованных образцов. «Если бы анкилозавры были такими неповоротливыми, они вряд ли просуществовали бы около 100 млн лет», – добавляет Джордан Мэллон.

Другая гипотеза считает, что все связано с формой панцирного туловища анкилозавров и с расположением центра их тяжести. Когда животное умирало и разлагалось бактериями, его брюхо должно было раздуваться, что могло естественным образом переворачивать его вверх ногами. В пользу этой гипотезы обычно указывается, что такое происходит с современными броненосцами. Однако когда коллеги Мэллона сами обследовали 174 тела животных, сбитых автомобилями, подтверждения этому не нашлось. Авторы проследили и за разложением некоторых мертвых броненосцев, при этом ни один из них «естественным образом» не перевернулся на спину.

Еще одна модель объясняет ориентацию останков тем, что тела умерших животных могли оказываться в водоеме, на плаву, и легко переворачивались под собственной тяжестью. Впоследствии они оказывались на дне или на мели и заносились осадочными породами уже в таком перевернутом положении. Для проверки этой версии Мэллон и его соавторы разработали трехмерные компьютерные модели плавучести тел двух основных разновидностей анкилозавров (анкилозаврид и нодозаврид) с учетом плотности их костей, объема легких и т. п.

Помещая модели в виртуальную реку и «надувая» их животы – как под действием газов, которые после смерти продолжают выделять кишечные бактерии, – ученые следили за их поведением. В случае динозавра гипотеза работала: уже небольшого случайного отклонения было достаточно, чтобы тело на плаву переворачивалось вверх ногами. Анкилозавриды оказались более устойчивы, но достаточно сильной волной и они переходили к более стабильной перевернутой ориентации. Именно так, видимо, происходило когда-то в природе, оставив палеонтологам одну из многочисленных, и теперь уже решенных, загадок динозавров.

Вновь проанализировав данные о строении загадочного вымершего животного, ученые решили, что оно не может

Странные окаменелости, обнаруженные еще в середине ХХ в. на территории американского штата Иллинойс, стали началом одной из самых интересных загадок палеонтологии. В честь нашедшего первый образец Фрэ

Вновь проанализировав данные о строении загадочного вымершего животного, ученые решили, что оно не может быть рыбой, как считалось еще недавно. Загадка туллимонстра остается открытой.

Странные окаменелости, обнаруженные еще в середине ХХ в. на территории американского штата Иллинойс, стали началом одной из самых интересных загадок палеонтологии. В честь нашедшего первый образец Фрэнсиса Талли (Francis Tully) эти существа были названы «туллимонстрами», сегодня их известно несколько сотен. Останки датированы возрастом около 310 млн лет - в то время на этой территории располагалась богатая жизнью речная дельта. При этом строго классифицировать этих животных не удается.

Отпечатки мягкотелых туллимонстров слишком расплывчаты и неопределенны, поэтому палеонтологи выдвигают самые разные версии об их строении и облике, относя их порой то к моллюскам, то к членистоногим. В 2016 г. Виктория Маккой (Victoria McCoy) и ее соавторы описали их как родственников миног: «Туллимонстр - позвоночный», - называлась статья, опубликованная ими в Nature. «Туллимонстр - беспозвоночный», - спорит с этим новая статья, вышедшая в журнале Paleontology.

Туллимонстр может оказаться кем угодно / Lauren Sallan

Авторы прошлогодней статьи, изучив более чем тысячу останков туллимонстров, отметили светлую полосу, идущую вдоль середины тела, как нотохорд, примитивный позвоночник. Некоторые другие детали напомнили ученым жаберные мешки и зубы, также характерные для позвоночных - точнее говоря, бесчелюстных рыб, родственников современных миксин и миног.

Авторы новой статьи оспаривают эти трактовки. Лорен Саллан (Lauren Sallan) из Университета Пенсильвании и ее коллеги отмечают, что положение элементов, которые были приняты за жаберные мешки, показывает, что они вряд ли могли участвовать в дыхании. Не согласуется со строением позвоночного и расположение детали, которую идентифицировали в качестве печени. В своей работе Саллан и ее соавторы обратились к анатомии глаз туллимонстра.

Интерпретация туллимонстра: позвоночное / Nobu Tamura

Они имели уже достаточно сложное строение и содержали меланосомы - клетки, накапливающие пигмент меланин. Однако форма глаз туллимонстра была еще самой примитивной, чашевидной, лишенной линзы-хрусталика. «Проблема в том, что если у них чашевидные глаза, то они не могут быть позвоночными, - говорит Лорен Саллан, - поскольку у всех позвоночных глаза более сложные, либо упростились уже вторично. При этом такие глаза есть у множества других существ - примитивных хордовых, моллюсков и некоторых червей».

Не нашлось у туллимонстров и аналогов некоторых других структур, имеющихся у морских позвоночных, - следов слуховой капсулы, которая служит животным для поддержания баланса, и боковой линии, органа чувств. «Можно было бы ожидать, что хотя бы в некоторых останках из них они сохранятся, - подчеркивает Саллан. - Получается, что у этих созданий есть то, чего не должно быть у позвоночных, но нет того, что наверняка должно было бы быть и сохраниться».

Отпечаток туллимонстра в Музее естественной истории в Милане / Wikimedia Commons

Таким образом, авторы вновь анализируют старые данные и делают предположение о том, что туллимонстр относился все-таки к какой-то группе беспозвоночных. При этом никаких новых исследований не проведено, и многие специалисты отмечают, что тайна остается тайной - ни на моллюска, ни на червя, ни на членистоногое странное существо тоже совсем непохоже.

ВКонтакте Facebook Одноклассники

С момента своего открытия в Патагонии в 1891 году Necrolestes были загадкой

Международная группа исследователей, в числе которых ученый Джон Вибл из Музея естественной истории Карнеги, сделала невероятное открытие о Necrolestes patagonensis, чье имя переводится как «расхититель гробниц» из-за подземного образа жизни. Это наиболее обсуждаемое ископаемое млекопитающее из Южной Америки было палеонтологической загадкой на протяжении более 100 лет.

Настойчивость в проведении исследований, недавние открытия ископаемых и сравнительный анализ анатомии помогли исследователям правильно отнести странного Necrolestes, возраст которого 16 миллионов лет, с его высоко поднятой мордой и большими конечности для рытья, к эволюционному дереву млекопитающих. Это открытие сдвинуло нижнюю точку отсчета эволюционного происхождения ископаемых на 45 миллионов лет назад, доказав, что семейство млекопитающих пережило вымирание, которое положило конец эпохе динозавров. Данный факт является примером эффекта Лазаря, когда выясняется, что группа организмов прожила гораздо дольше, чем предполагалось. Отнесение Necrolestes к своим родственникам в летописи окаменелостей отвечает на один давний вопрос, но дает почву для новых вопросов, напоминая нам, что мы еще многого не знаем о глобальных последствиях массового вымирания 65 миллионов лет назад, открытие бросает вызов предположению о том, что хорошо изученные и задокументированные явления, которые произошли в западной части Северной Америки, происходили и во всем мире. Научная статья о раскрытии тайны Necrolestes появится в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Палеонтологические загадки

С момента своего открытия в Патагонии в 1891 году Necrolestes были загадкой. «Necrolestes является одним из тех животных, фотографии которых, появись они в учебниках, сопровождались бы надписью: «Мы не знаем, что это такое», - говорит соавтор статьи Джон Вибл из Музея естественной истории Карнеги, маммолог и член ученой команды, в которую также входят исследователи из Австралии и Аргентины. Вибл известен своей работой о происхождении и эволюционных взаимоотношениях между тремя группами современных млекопитающих: плацентарных (живородящие млекопитающие, такие как люди), сумчатых (сумчатые млекопитающие, такие как опоссумы) и млекопитающих, откладывающих яйца (такие как утконосы).

Млекопитающее миоцена Necrolestes patagonensis появилось в этом мире 16 млн лет назад в Патагонии, нынешней Аргентине. В настоящее время Necrolestes относят к тем видам, которые, как считалось, вымерли вскоре после исчезновения крупных динозавров в конце мелового периода. Фото с сайта phys.org

Несмотря на превосходную сохранность, таинственные окаменелости переезжают от одного учреждения к другому и от исследователя к исследователю, и классификация Necrolestes меняется с каждым новым переездом. Совсем недавно, несколько лет назад, Necrolestes все еще не могли окончательно отнести к группе млекопитающих. Сканирование с помощью технологии «САТ» ушной области в 2008 году привело к гипотезе, выдвинутой другой исследовательской группой, которая отнесла Necrolestes к сумчатым. Это открытие заинтриговало Вибла, соавтора работы, и Гильермо Ружьера из Университета Луисвилл, штат Кентукки. Как специалист по млекопитающим Южной Америки, Ружьер не был убежден, что «сумчатая» идентификация является точной и приступил к собственным попыткам классифицировать животных. «Этот проект немного пугал меня, потому что мы должны были оспаривать интерпретацию, просуществовавшую 100 лет», - признает Ружьер.

В процессе подготовки ископаемых для дальнейшего изучения Ружьер раскрыл характеристики черепа и анатомические характеристики, которые ранее не были замечены. На основании этих вновь открывшихся фактов исследовательская группа пришла к выводу, что Necrolestes не принадлежали ни к сумчатым, ни к плацентарным, к которым его всегда относили. Скорее всего, на самом деле Necrolestes принадлежали к совершенно неожиданной ветви эволюционного дерева, которая, как считалось, вымерла за 45 миллионов лет до появления Necrolestes.

Загадочная анатомия

Одной из составляющих загадки Necrolestes была невозможность отнести их анатомические особенности к какому-либо одному виду классификации. Учитывая особенности тела в виде высоко поднятой морды, прочной конструкции тела и коротких широких ступней, исследователи всегда считали, что они должны относится к землероющим млекопитающим. Роющие млекопитающие имеют широкую плечевую кость (верхняя кость руки), которая приспособлена для рытья и туннелирования. Плечевая кость Necrolestes шире, чем у любого другого роющего млекопитающего, и указывает на то, что Necrolestes особенно специализируются на рытье, может быть, даже больше, чем любое другое известное роющее млекопитающее, но эта черта не делает задачу классификации проще. Простые треугольные зубы Necrolestes хорошо служили ему для питания подземными беспозвоночными. Тем не менее, до недавнего времени особенности зубов мало помогали при классификации Necrolestes, потому что их зубы настолько просто устроены, что невозможно утверждать об их однозначном сходстве с любыми другими млекопитающими.

Тайна раскрыта

В 2012 году вновь открытое миру вымершее млекопитающее Necrolestes стало тем ключом, который открыл тайну «роющих землю». Обнаруженный соавтором работы Ружьером в Южной Америке Necrolestes принадлежит к Meridiolestida, малоизвестной группе вымерших млекопитающих, обитавших в позднем меловом периоде и в начале палеоцена (100 млн лет назад) в Южной Америке.

Эволюционные последствия

Массовое вымирание, которым завершилась эпоха динозавров, уничтожило тысячи видов животных. Среди исчезнувших были и Meridiolestida, группа млекопитающих, к которой принадлежат и Necrolestes, прервав свою эволюционную линию, так ученые считали раньше. До окончательной идентификации Necrolestes был известен только один представитель Meridiolestida, переживший вымирание, и этот вид также вскоре вымер, в начале третичного периода (65,8 млн лет назад). Поэтому Necrolestes является единственным оставшимся представителем якобы вымерших групп. «Это самый яркий пример эффекта Лазаря, - комментирует Вибл. - Возможно ли, чтобы вид существовал на Земле так долго, и никто не знал об этом?»

Ружьер говорит: «В некотором смысле Necrolestes похожи на современных утконосов, хотя кроме общих характеристик у них нет больше ничего общего. Утконосов немного, они встречаются только в Австралии и занимают определенную нишу среди современных млекопитающих, так же и Necrolestes являлись изолированной линий, живущей только в Южной Америке, и представителей их рода было мало по сравнению с большим количеством сумчатых».