Лига Палеонтологии

Удивительное существо, совмещавшее в себе черты строения утконосов, ихтиозавров и стегозавров, обитало в триасовом периоде на территории современной китайской провинции Хубэй. Взирая на мир крохотными подслеповатыми глазами, оно буквально пронизывало пространство вокруг себя сторожевой системой электрорецепции. Впрочем, авторы полагают, что вместо электрических органов этот монстрик мог полагаться и на сверхразвитое осязание — по аналогии с органами боковой линии рыб.

Eretmorhipis carrolldongi, как зовут это странное создание, принадлежит к диапсидному отряду Hupehsuchia, близкому к ихтиозаврам. Он вел морской образ жизни, умел активно плавать, и поразил палеонтологов сходством своей расширенной морды с современным утконосом. Расположенные на крохотной относительно размеров тела голове глаза эретморхиписа были непропорционально маленькими, зато возле каждой орбиты располагалось по дополнительному отверстию. Зачем они были нужны, ученые не знают, поскольку ничего подобного ни у других хупезухий, ни у рептилий вообще науке не известно. Впрочем, совершенно точно ни добычу, ни опасного хищника этот монстр разглядеть не мог.

Ведущий автор исследования Чен Ло (Cheng Long) из Уханьского геологического центра и его коллеги предполагают, что ни звуковые, ни вкусовые рецепторы не могут заменить морской рептилии такое важное чувство, как зрение. Поэтому, предполагают они, Eretmorhipis carrolldongi ориентировался в пространстве либо при помощи осязания, либо за счет электрорецепции. Мягкие ткани животного не сохранились, так что пока остается только догадываться, как именно оно находило пропитание и спасалось от опасностей.

— Возможность электрорецепции у эретморгиписа не может быть исключена. Широкий спектр позвоночных животных имеет электрорецепторы. Наиболее распространенный плезиоморфный электрорецептор основан на амбулаторных клетках, происходящих из системы боковых линий, который был впоследствии утрачен во многих эволюционных линиях, включая амниот, — пишут исследователи в своей статье Early Triassic marine reptile representing the oldest record of unusually small eyes in reptiles indicating non-visual prey detection, опубликованной в журнале Scientific Reports. — Однако в пределах Amniota новый электрический орган на основе тройничного нерва по крайней мере дважды развивался у водных млекопитающих: один раз у однопроходных, а другой — в дельте Гайаны. Ожидается, что со временем будут обнаружены и другие примеры, так как присутствие электрорецепции у гайанского дельфина было открыто только в 2012 году. В настоящее время ни у одной рептилии не известно электрорецепции, но водные рептилии считаются одними из перспективных кандидатов на будущие открытия. Поэтому не исключено, что Eretmorhipis использовал электрорецепцию наряду с механорецепцией.

Вдоль спины животного тянулись 10 острых треугольных косточек, напоминающих спинной гребень стегозавра. При этом и туловище, и хвост практически утратили подвижность и могли изгибаться только в области бедер и шеи. Скорее всего, для передвижения Eretmorhipis использовал конечности, преобразованные в веерообразные ласты.

— Хотя оценить степень способности к ночной охоте у Eretmorhipis трудно, использование тактильных ощущений при поиске пищи в ограниченности роли зрения позволило бы ему охотиться в условиях слабого освещения, — пишут исследователи. — Интерпретация того, что Eretmorhipis добывалась в условиях слабого освещения, также правдоподобна и с экологической точки зрения. В лагуне, где они обитали, насчитывается по меньшей мере восемь видов морских рептилий, пять из которых относились к Hupehsuchia, что вызывает вопрос о том, как такое большое разнообразие может водиться в ограниченном географическом районе? Одним из возможных решений является временное разделение ресурсов, т. е. большее количество видов может сосуществовать в одной области при поиске пищи в разное время суток. Активность Eretmorhipis при слабом освещении как раз и создала бы такое временное разделение среды обитания.

Стоит отметить, что добычей для эретморгиписа служили мягкие беспозвоночные вроде креветок или червей.

— После массового вымирания в конце пермского периода появилось много свободных экологических ниш, поскольку жизнь только реколонизировала Землю, — отметил в интервью порталу LiveScience один из соавторов работы, палеобиолог Калифорнийского университета Риосуке Мотани (Ryosuke Motani). — Эти ниши захватывали самые причудливые формы жизни, но вскоре они были уничтожены, вероятно, в результате естественного отбора. Данное животное является одним из них — должно быть, это был медленный пловец и неэффективный потребитель, но для своего времени ему было достаточно.

Дмитрий Самарин, Paleonews.ru

Рис. 1. Тонкозернистый песчаник эдиакарского возраста (Намибия), предположительно эолового происхождения, с отпечатком представителя вендобионтов Rangea schneiderhoehni. Фото из обсуждаемой статьи в Sedimentary Geology

Примерно 541 млн лет назад, с начала кембрийского периода, на Земле началось бурное развитие жизни. Судя по ископаемым остаткам, до этого жизнь на планете была куда более скудной. К тому же докембрийские организмы существенно отличались по морфологии от всех представителей более поздней биоты. Однозначно понять по сохранившимся отпечаткам, что это были за организмы, не представляется возможным, но почти все геологи и палеонтологи сходятся в том, что все эти организмы жили только в морской среде. Есть, однако, в научном мире достаточно авторитетный ученый — австралийский палеонтолог и палеопочвовед Грегори Реталлак, который уже много лет доказывает, что часть этих многоклеточных жили на суше еще в докембрии, и были они не животными, а, скорее, растениями. Недавно вышла его очередная статья с новыми аргументами в пользу гипотезы существования наземной биоты в докембрийское время.

Главная геохронологическая граница в истории Земли проходит на рубеже примерно 541 млн лет назад. Все, что было после этого рубежа, относят к фанерозою (переводится с древнегреческого как «явная жизнь»), а все, что было до, — к криптозою («скрытая жизнь») или докембрию. Такое разделение обусловлено тем, что в отложениях, датируемым этим возрастом (и более молодых), появляется много остатков организмов, обладавших минеральным скелетом, членистоногих и хордовых, однозначно опознаваемых моллюсков и иглокожих, а также сложных форм растений. Данный факт внезапного увеличения биоразнообразия в кембрийском периоде, с которого начинается фанерозой, получил в палеонтологии название кембрийского взрыва.

До середины XX столетия считалось, что в докембрии на нашей планете существовали только бактерии и некоторые одноклеточные. Но затем последовали многочисленные находки загадочных многоклеточных бесскелетных организмов в отложениях эдиакарского периода (635–541 млн лет), предшествовавшего кембрию. Большинство из этих организмов резко отличаются от всех ныне известных живых существ. Эдиакарская биота, расцвет которой пришелся на период 565–541 млн лет назад, представлена разнообразными, в основном плоскими, мягкотелыми организмами, отпечатки которых напоминают медуз, червей, «стеганые одеяла», ветви деревьев или перья. Систематическое положение этих существ остается неясным, и для их наименования используется собирательный термин «вендобионты» (от слова «венд» — прежнего названия последнего периода докембрия).

Вокруг вендобионтов не утихают многочисленные споры. Ученые спорят о морфологии и классификации вендобионтов, способах их питания и условиях жизни, обсуждают, когда и почему они исчезли и были ли они связующим звеном между более ранними организмами, представленными в основном бактериями, образовывавшими колонии в виде бактериальных матов (microbial mat), и более поздними кембрийскими организмами. Однако никто не сомневался в том, что это были морские организмы, до тех пор, пока Грегори Реталлак (Gregory Retallack) из Орегонского университета не опубликовал в 2013 году в журнале Nature подробное исследование, в котором он приводит доказательства того, что некоторые виды эдиакарской биоты вели наземный образ жизни и были скорее лишайниками, чем животными. Подробно об этом исследовании рассказано в новости Могли ли эдиакарские ископаемые жить на суше? («Элементы», 01.02.2013).

Выводы ученого основывались на изучении отложений так называемой эдиакарской пачки — комплекса осадочных пород возрастом 580–541 млн лет в Эдиакарских горах на юге Австралии — того самого комплекса, по которому и был назван геохронологический период эдиакарий. В составе эдиакарской пачки Реталлак выделил несколько слоев, которые по всем признакам относятся скорее к палеопочвам, чем к морским отложениям. Небольшой размер и плохая окатанность зерен в них более характерны для осадочных пород, образовавшихся под действием ветра (эоловые отложения), а неоднородная поверхность этих слоев с трещинами усыхания могла скорее возникнуть в условиях пустынь (возможно, пустынь арктического типа). Проведенный изотопный анализ показал высокую обогащенность эдиакарских слоев легкими изотопами кислорода и углерода, что также характерно для наземных отложений. При этом данные слои были насыщены окаменевшими остатками организмов (рис. 1).

Публикация Реталлака 2013 года вызвала бурную дискуссию среди ученых. В журналах Nature и Sedimentology были опубликованы сразу несколько статей, в которых не менее серьезные ученые обвиняли Реталлака в отсутствии литологических доказательств отнесения выделенных слоев к палеопочвам, а также в том, что выводы были сделаны по результатам исследования только одного конкретного комплекса пород.

Грегори Реталлак не сдался и продолжил исследования. За прошедшие пять лет он детально изучил строение эдиакарских осадочных комплексов Южной и Центральной Австралии и Намибии, сравнил их со сходными по условиям образования комплексами пород формации Уасатч (Wasatch) эоценового возраста (шт. Колорадо, США) и формации Мэнсфилд (Mansfield, шт. Индиана, США), а также с современными отложениями долин рек Мурчисон в Западной Австралии и Грин-Ривер в штате Юта (США), дополнил их примерами из других формационных комплексов Австралии и США широкого возрастного диапазона. Результаты исследования опубликованы в журнале Sedimentary Geology.

Рис. 2. Две модели образования тонких прослоев светлого песчаника в породах эдиакарского осадочного комплекса в районе Нилпена (Южная Австралия): А — традиционная модель «морских бактериальных матов»; B — предложенная автором флювиально-эоловая модель образования наземных «бактериальных» палеопочв. Стрелка в середине указывает направление течения времени. Рисунок из обсуждаемой статьи в Sedimentary Geology

В качестве базового объекта своего исследования автор выбрал осадочный комплекс эдиакарской пачки из района Нилпена (хребет Флиндерс, Южная Австралия). Здесь между более толстыми (1–5 см) слоями темных плитчатых песчаников (flagstones) встречаются тонкие (3–10 мм) прослои светлого тонкозернистого песчаника (interflag sandstone laminae — ISL). По характеру осадочного материала и картине чередования слоев ранее считалось, что этот комплекс сформировался в прибрежно-морской зоне, а модель его образования описывалась следующим образом (рис. 2, А): во время шторма приносилось большое количество песчаного материала различной зернистости, который осаждался в прибрежной зоне (storm deposition); затем, во время спокойного периода, поверх спрессованных песчаников на морском дне образовывался тонкий слой бактериального мата, в котором активно развивались организмы-вендобионты. Затем картина повторялась. В итоге образовывался своеобразный «слоеный пирог» (рис. 3).

Рис. 3. Общий вид слоистого комплекса осадочных пород эдиакарской пачки в районе Нилпена (Южная Австралия). Стрелки указывают на местоположение прослоев тонкозернистых светлых песчаников ISL, относимых автором к палеопочвам. Фото из обсуждаемой статьи в Sedimentary Geology

Автор предлагает альтернативную флювиально-эоловую модель образования данного комплекса: толстые слои песчаников, по его мнению, имеют флювиальное происхождение (то есть, являются речными или потоковыми отложениями, flood deposition на рис. 2), а тонкие прослои светлых песчаников ISL — это палеопочвы, образовавшиеся путем выветривания речных отложений с добавлением эолового материала (wind deposition). Насыщенные микроорганизмами, эти палеопочвы были, по сути дела, наземными аналогами морских бактериальных матов — «бактериальными почвами» (microbial earth на рис. 2).

Автор приводит доказательства того, что по своему гранулометрическому и геохимическому составу тонкозернистые песчаники ISL существенно отличаются от вмещающих их плитчатых песчаников: они более тонкозернистые и обогащены легкими изотопами углерода и кислорода. Дополнительными признаками наземного происхождения этих песчаников служат: плохая окатанность зерен, что характерно для отложений, образовавшихся на суше под действием ветра и находки гипсовых роз, которые образуются только в наземных аридных условиях, а также следы ветровой эрозии на поверхности их прослоев. Из ископаемых организмов-вендобионтов к песчаникам ISL приурочены прежде всего находки дикинсоний.

Проведя подробное исследование осадочных комплексов с прослоями песчаников типа ISL, образовавшихся в разное время и в разных частях планеты, Грегори Реталлак делает вывод о том, что все они образовались в схожих условиях (имеют флювиально-эоловое происхождение), все обладают сходным строения и все содержат прослои палеопочв (рис. 4), сложенных эоловым (лёссовидным) и аллювиальным материалом алевритовой и песчаной фракций. При этом значительную роль в формировании палеопочв играли живые организмы. Истинные же морские осадочные комплексы таких палеопочвенных прослоев не содержат.

Рис. 4. Детальные разрезы пачек осадочных пород с песчаниками типа ISL: А — эдиакарского возраста (Нилпена, Южная Австралия); В — пенсильванского (позднекаменноугольного) возраста (Хурон, шт. Индиана, США); С — эоценового возраста (Микер, шт. Колорадо, США). 1 — песчаники; 2 — следы ряби; 3 — параллельная слоистость; 4 — эоловые дюноподобные структуры (зибары); 5 — конволютная (запутанно-волнистая) слоистость; 6 — прослои песчаников ISL; 7 — окаменелости вендобионтов; 8 — следы жизнедеятельности организмов; 9 — ископаемые растения; 10 — следы корней. Рисунок из обсуждаемой статьи в Sedimentary Geology

Отсюда автор делает вывод, что условия образования подобных флювиально-эоловых комплексов являются стандартными и были широко распространены в прошлом, а в настоящее время их можно в буквальном смысле наблюдать на намывных насыпях и отмелях. Изучение современных рек показало, что и в наше время действуют те же осадочные процессы, что и в эдиакарии, которые приводят к образованию тех же самых пород со всеми присущими им признаками (рис. 5).

Рис. 5. Современные аналоги условий формирования флювиально-эоловых комплексов. На фото видны темные слои плотных песчаников, сформировавшиеся в периоды разлива реки, и светлые пески — результат эолового выветривания. Фото из обсуждаемой статьи в Sedimentary Geology

Несмотря на неутихающие споры по поводу условий жизни эдиакарских организмов, если допустить правомерность выводов Грегори Реталлака, то придется признать, что жизнь вышла на сушу значительно раньше, чем это было принято считать, — примерно 580 млн лет назад.

Источник: Gregory J. Retallack. Interflag sandstone laminae, a novel sedimentary structure, with implications for Ediacaran paleoenvironments // Sedimentary Geology. 2019. V. 379. P. 60–76. DOI: 10.1016/j.sedgeo.2018.11.003.

Владислав Стрекопытов

http://elementy.ru/novosti_nauki/433413/Osadochnye_porody_s_...

См. так же Подтверждена принадлежность дикинсонии к животному царству

"Бутылочное горлышко" так называют ситуацию, при которой по самым разным причинам резко снижается численность популяции и, соответственно, ее генетического разнообразия. Считается, что подобное произошло с людьми около 100-74 тысяч лет тому назад.

Тогда, по оценкам антропологов, численность человеческой популяции, которая уже приближалась к миллиону, вдруг резко сократилась до 10-20 тысяч особей. И, что самое интересное, параллельно вымерли практически все остальные представители рода Homo, кроме неандертальцев, и, возможно, денисовцев. До сих пор не совсем понятно, почему это вдруг произошло, хотя версий было много. Самыми популярными из них являются вымирание крупных копытных, на которых люди охотились, а также последствия извержения супервулкана Тоба на острове Суматра.

Последняя версия, несмотря на то что ее часто излагают на страницах научно-популярных книг, является самой слабо аргументированной. Да, конечно, извержение, случившееся 77,5 тысячи лет тому назад, было мощным — одного пепла вулкан выбросил 800 кубических километров. Тем не менее, антропологи находили следы человеческих стоянок на территории Восточной и Южной Азии и после этого события. То есть даже жившие рядом с вулканом люди вымерли не сразу. А кроме того, сокращение численности рода людского не было резким — оно началось примерно 100 тысяч лет тому назад, то есть задолго до самого извержения. Так что оно могло лишь ускорить вымирание многих человеческих групп, но явно не являлось его причиной.

Что касается гипотезы о том, что эффект "бутылочного горлышка" был связан с вымиранием крупных копытных, на которых охотились люди, то здесь тоже наблюдается некое временное несоответствие. Известно, что за четвертичный период происходило несколько таких вымираний, однако не одно из них не приходилось на указанное время.

Так почему же численность людей в те далекие времена так сильно сократилась? Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) считают, что причиной этому были эпидемии, вызванные бактериальными инфекциями. Однако, по их данным, уже через несколько десятков тысяч лет люди смогли победить эти болезни — из-за того, что геном наших предков избавился от двух генов-"предателей", которые сотрудничали с вредными микроорганизмами.

Исследователей заинтересовали два иммунных гена — Siglec-13 и Siglec-17. Эти последовательности ДНК помогают иммунитету решить, какие иммунные клетки нужно отправить на борьбу с возбудителем заболевания. Известно, что оба этих гена активны у шимпанзе и горилл, однако у людей они не работают, поскольку Siglec-17 "выключен" в результате мутации, а его коллега под номером 13 вообще вырезан из генома.

После того как ученые синтезировали белки, кодируемые этими генами, они обнаружили интересную вещь — оба белка мешали антителам связываться с антигенами на мембранах стрептококков группы Б (Streptococcus) и кишечной палочкой К1 (Escherichia coli). Получается, что если данные белки будут присутствовать в иммунных клетках, то те перестанут распознавать данных бактерий как потенциальную угрозу для организма. А это приводило к катастрофическим последствиям. Дело в том, что вышеупомянутые стрептококки Б и кишечная палочка К1 являются агрессивными микробами, весьма опасными для новорожденных. После попадания их в организм ребенок чаще всего умирает, и спасти его могут лишь современные лекарства, которых 100 тысяч лет назад еще не придумали.

Итак, получается, где-то 400 тысяч лет тому назад представители рода Homo впервые "познакомились" с данными болезнями. (Возможно, это было связано с изменением рациона или среды обитания.) В результате началось резкое снижение численности популяции наших предков, поскольку большая часть их просто погибала во младенчестве. Однако естественный отбор тоже не дремал — согласно данным генетического анализа "предательские" гены Siglec-13 и Siglec-17 начали выключаться в промежутке от 400 до 270 тысяч лет назад, то есть еще до того, как современный человек откололся от ветвей неандертальцев и денисовцев.

Таким образом где-то 270-265 тысяч лет тому назад сформировалась некая популяция, которая состояла из особей, лишенных этих молекулярных "предателей". Тем не менее, инфекция тоже не дремала. Поскольку люди распространялись за пределы Африки, то она путешествовала вместе с ними. В итоге численность всех групп, кроме той, что не имела опасные для здоровья гены, неуклонно снижалась.

https://www.pravda.ru/eureka/hypotheses/09-06-2012/1117266-s...

https://lenta.ru/articles/2010/01/23/alive/

Когда речь заходит об одноклеточных организмах, нам представляется нечто не видимое невооруженным глазом. Но в истории Земли происходили разного рода биологические эксперименты, в результате одного из которых некоторые простейшие перешли к настоящему гигантизму. Около 45 млн лет назад, в эоцене, в морях жили нуммулиты — одноклеточные раковинные организмы, размер раковин которых мог достигать 16 см в диаметре. На фото — многочисленные раковины нуммулитов в нуммулитовом известняке в Крыму, диаметр самой крупной — около 3 см.

Еще в V веке до н.э. древнегреческий историк Геродот обратил внимание на странные дисковидные образования, в большом количестве встречающиеся в известняковых блоках, из которых построены знаменитые египетские пирамиды. Он считал их курьезами природы небиологического происхождения. Только спустя сотни лет, в XVI веке, ученые предположили, что это на самом деле бывшие живые организмы. Известный естествоиспытатель Жан Батист Ламарк относил их к кораллам и выделял в отдельный род Nummulites. Когда ученые обнаружили современные аналоги нуммулитов, стало понятно, что они относятся вовсе не к многоклеточным, а к простейшим организмам фораминиферам, мягкое тело которых представляет собой одну-единственную клетку, заключенную в известковую раковину.

Nummulus переводится с латыни как «монетка». По легенде, легионеры римского императора Юлия Цезаря, находясь в Египте, приняли ископаемые раковины в блоках пирамид за окаменевшие монеты, которыми фараоны расплачивались со строителями. Действительно, раковины этих фораминифер по форме и размеру очень походят на монеты.

Раковины крупнейшего вида Nummulites millecaput. Фото с сайта nhmus.hu

Сегодня систематики включают нуммулитов (род Nummulites) в одноименное семейство Nummulitidae, куда входит еще 8 родов. Однако только нуммулиты удостоились чести быть самыми большими раковинными протистами в истории. Крупнейший вид Nummulites millecaput имел раковину диаметром до 16 см. В наши дни такими размерами среди одноклеточных могут похвастаться только ксенофиофоры: диаметр их раковины может достигать 10 см.

Раковина нуммулитов служила внешним скелетом, необходимым в первую очередь для защиты; она была, как правило, дисковидная, сильно уплощенная и свернутая в плоскостную спираль с большим числом оборотов. Внутри раковина состояла из множества камерок, разделенных между собой особыми перегородками — септами. При жизни организма общее пустотное пространство сообщающихся между собой камерок занимала цитоплазма, которая секретировала саму раковину, состоящую из карбоната кальция.

Схема строения раковины нуммулита: А — экваториальное сечение, Б — вид сбоку. 1 — спиральная полоса; 2 — септы; 3 — устье; 4 — камеры; 5 — начальная камера; 6 — высота оборота или шаг спирали; 7 — высота канала; 8 — спиральный валик; 9 — боковые стенки оборотов; 10 — боковые продолжения септ; 11 — боковые продолжения камер; 12 — следы септ; 13 — гранулы (элементы наружной скульптуры); 14 — столбики гранул. Рисунок из книги «Основы палеонтологии», 1959

Первые нуммулиты появились еще в позднем мелу, около 86 млн лет назад, но своего расцвета достигли в эоцене, широко распространившись. Именно тогда, в середине палеогена, нуммулиты выросли до максимально известных размеров. Это было связано, во-первых, с условиями жизни, когда благодаря теплому климату среда их обитания стала хорошим и бесперебойным источником питания (питались они различными микроорганизмами и детритом). Во-вторых, нуммулиты были способны выдерживать неизбежные изменения в окружающей среде на протяжении продолжительного периода времени, исчисляемого десятилетиями, в течение которого их раковины неизбежно росли. Как показывают исследования, доживать они могли до 100 и более лет!

Гора Ак-Кая (Белогорский район, Крым), частью сложенная нуммулитовыми известняками, которые сформировались в наиболее мелководной центральной части «нуммулитовой банки». Фото © Антон Ульяхин, 2014 год

Нуммулиты из-за своего широкого географического распространения в прошлом и массовых захоронений имеют породообразующее значение. Так, в эоцене на большей части современного Горного Крыма существовала «нуммулитовая банка». Она представляла собой изолированную карбонатную платформу, где в огромном количестве в крайне мелководной обстановке (абсолютные палеоглубины в центральной части «банки» — 10–30 м) тепловодного океанского бассейна, известного как Тетис, накапливались раковины умерших нуммулитов. Скопления раковин образовывали нуммулитовые известняки с высокой пористостью и проницаемостью — потенциальный резервуар для нефти и газа.

3D-модель эоценовой нуммулитовой банки в Крыму — реконструкция шельфового участка океана Тетис, где обитали и умирали нуммулиты, формируя «банки» на наиболее возвышенных и мелководных участках дна, приуроченных к области тектонического поднятия (воздымания). В квадратиках показаны различные литологические типы карбонатных пород по классификации Р. Данхема (см.: Dunham classification), по которым можно судить о тех условиях, в которых они формировались. Слева направо: шельфовая лагуна, отмели в пределах «банки», внешний шельф. Рисунок из статьи Л. Ф. Копаевич и др., 2008. Крымская эоценовая нуммулитовая банка

После эоценового расцвета нуммулиты из-за похолодания климата уменьшались в размерах, а их разнообразие сокращалось. Современные родственники гигантских фораминифер едва достигают 2 мм и живут не больше 1–2 лет.

Фото © Антон Ульяхин, гора Ак-Кая, Белогорский район, Крым, 2014 год.

Антон Ульяхин

http://elementy.ru/kartinka_dnya/808/Nummulity_gigantskie_od...