Charlesui Darwinui šis klausimas kėlė daugybę problemų: kaip lyg iš niekur, be jokių ligtolinės evoliucijos pėdsakų atsirado didžiausi planetos gyvūnai? Pagaliau mokslininkai turi atsakymą – jiems pavyko rasti keistus gyvūnų protėvius.
Ilgą laiką tai jam nedavė ramybės, tačiau pasirinkimo nebuvo – galiausiai Charlesas Darwinas turėjo pripažinti didžiausią grėsmę savo brangiai evoliucijos teorijai. Mokslininkas pamirkė plunksną rašalo buteliuke ir parašė:
– Į klausimą, kodėl nerandame fosilijų iš ankstyviausių laikų, aš negaliu pateikti patenkinamo atsakymo.
Šie žodžiai įrašyti viename iš svarbiausių gamtos mokslų darbų – knygoje „Rūšių atsiradimas“. Ramybės mokslininkui nedavęs klausimas pavadintas Darwino dilema. Net ir pats evoliucijos teorijos sumanytojas jį laikė svariu argumentu, prieštaraujančiu jo teorijai, pagal kurią organizmai pamažu evoliucionuoja per milijonus metų.
Ch. Darwino laikais tirtos fosilijos atskleidė, kad visos planetos gyvūnų grupės daugmaž tokios, kokios yra dabar, staiga atsirado per kambro sprogimą – prieš maždaug 541 mln. metų. Mokslininkams nebuvo žinoma nė viena senesnė fosilija. Bet jei Ch. Darwino teorija teisinga, gyvūnai turėjo vystytis pamažu, tęsiantis gerokai prieš kambro sprogimą prasidėjusiam procesui. Nuo tų laikų mokslininkams ramybės nedavė senesnių fosilijų trūkumas. Tačiau naujų atradimų ir tyrimų serija pagaliau leido rasti trūkstamą Ch. Darwino dėlionės detalę ir pirmą kartą leido dirstelėti į keistus pirmuosius planetos gyvūnus.
Planetoje karaliavo keisčiausi padarai
Kambro sprogimas buvo vienas svarbiausių gyvybės evoliucijos laikotarpių. Ilgą laiką mokslininkai jį laikė pereinamuoju etapu tarp dviejų labai skirtingų pasaulių: vieno, kuriame dominavo paprasti vienaląsčiai organizmai, ir kito, kuriame knibždėte knibždėjo didelių gyvūnų.
Mūsų akimis daugelis kambro periodo gyvūnų atrodo labai keistai. Haliucigenija priminė ilgakoję kirmėlę su dygliais ant nugaros, o opabinija turėjo penkias akis ir grobį gaudė į straublį panašia ranka.
Maisto grandinės apačioje buvę gyvūnai taip pat smarkiai skyrėsi nuo dabartinių: plėšrūnas anomalokaris atrodė kaip milžiniška krevetė su čiuptuvais bei ananaso griežinėlį primenančia burna.
Nepaisant neįprastų savybių, dauguma kambro gyvūnų bruožų būdingi ir šiuolaikiniams jų giminaičiams. Anot mokslininkų, kambro sprogimo metu jau egzistavo praktiškai visų pagrindinių gyvūnų grupių atstovai, įskaitant medūzas, moliuskus, vėžiagyvius ir stuburinius. Haliucigenija yra onichoforų protėvis, o opabinija ir anomalokaris – artimi vėžiagyvių giminaičiai. Mūsų grupei – stuburinius – atstovavo tokie į žuvis panašūs gyvūnai kaip Myllokunmingia.
Milžiniška kambrui būdinga įvairovė ir senesnių fosilijų trūkumas paskatino mokslininkus manyti, kad planetos gyvūnai atsirado staiga – kaip Biblijos Pradžios knygoje. Tai liūdino evoliucijos teorijos kūrėją. O kitokių įrodymų pavyko atrasti tik dabar, kai Ch. Darwino jau seniai nebėra tarp gyvųjų.
Revoliucija prieš sprogimą
Praėjusio amžiaus penktajame ir vėlesniais dešimtmečiais rasta gausybė fosilijų iš periodo prieš kambrą – ediakaro. Naujieji radiniai galėjo išspręsti Darwino dilemą, bet sukėlė dar daugiau sumaišties.
Tos fosilijos buvo tokių keistų gyvūnų, kad niekaip nepavyko jų identifikuoti. Vienas iš jų – Charnia, atrodęs kaip tiesiai į vandenyno dugną įsmeigtas lapas. Dėl formos kai kurie mokslininkai jį laikė dumbliu, kiti – grybu, o treti – gyvūnu. Kitas organizmas – dikinsonija – priminė blynelį su įrantomis, o mokslininkai niekaip nesutarė, ar tai daugialąstis organizmas, ar milžiniška vienaląstė ameba. Ediakaro padarų sukelta sumaištis tęsėsi iki pat mūsų dienų, bet pagaliau dėlionės detalės gulasi į savo vietas.
2018 m. biologas Ilya Bobrovskiy su kolegomis atliko naujovišką analizę ir pagaliau išsiaiškino, kas yra dikinsonija. Mokslininkų komanda fosilijoje ieškojo steroidais vadinamų organinių medžiagų, kurios (kitaip nei DNR ir baltymai) gali išlikti šimtus milijonų metų. Rastų steroidų sudėtis buvo ypatinga – tokia dabar būdinga tik gyvūnams.
Kitose ediakaro fosilijose taip pat rasta gyvūnams būdingų bruožų. Nuodugni Charnia’os fosilijos analizė atskleidė, kad jos augimo modelis atitinka būdingą gyvūnams. Taip pat įrodyta, kad trečiasis keistas organizmas Cloudina turėjo žarnyną.
Tokie tyrimai pirmą kartą leido susidaryti aiškų vaizdą, kaip atrodė prieš pat kambro sprogimą gyvenę gyvūnai, ir sukėlė proveržį evoliucijos tyrimuose. Neseniai rastos fosilijos leidžia pažvelgti į dar senesnius laikus.
Ankstyviausi gyvūnai paliko įspaudus
Ankstyviausi gyvūnai buvo sudaryti daugiausia (o gal vien tik) iš minkštųjų audinių, todėl jų kūnai labai retai išlikdavo kaip fosilijos. Vis dėlto gyvūnai gali palikti ne vien savo kūnus.
Uolienose, kurios tais laikais buvo vandenyno dugne, mokslininkai rado neįprastų senovinių gyvūnų įspaudų. Jie suteikė naujų žinių apie gyvūnų elgseną ir anatomiją. Iškastą U formos urvelį veikiausiai paliko kirmėlę primenantis padaras. Jo galva išlįsdavo per vieną galą maitintis ir gauti deguonies, o galinė dalis išsituštindavo pro kitą angą. Veikiausiai tas gyvūnas turėjo priekinę bei galinę puses ir žarnyną per vidurį. Tokie anatomijos bruožai ankstyviesiems gyvūnams buvo nauji.
Kitas žingsnis buvo gebėjimas judėti, suteikęs aibę naujų galimybių ir smarkiai prisidėjęs prie daugybės naujų gyvūnų rūšių atsiradimo.
Judėdami gyvūnai vandenyno dugno smėlyje gali palikti įspaudus. Tyrinėdami jų pokyčius laikui bėgant mokslininkai gali susidaryti vaizdą, kaip evoliucionavo gyvi padarai. Kambro sprogimo metu įspaudai vis didėjo, gilėjo ir sudėtingėjo – tai matyti iš to laikotarpio gyvūnų fosilijų. Vis dėlto gebėjimas judėti atsirado dar prieš kambro sprogimą. Pastaraisiais dešimtmečiais mokslininkai Australijoje rado tai liudijančių pėdsakų iš ediakaro periodo. Tuos pėdsakus veikiausiai paliko vieni iš pirmųjų judėti gebėjusių gyvūnų, tačiau jų fosilijų rasti nesisekė. Iki šiol.
2020 m. JAV Kalifornijos universiteto mokslininkų komanda publikavo atradusi ir įspaudą, ir jį palikusį gyvūną iš ediakaro periodo prieš daugiau nei 555 mln. metų. Į kirmėlę panašus padarėlis buvo 2–7 mm ilgio. Jam suteiktas pavadinimas Ikaria wariootia. Jis vienas iš pirmųjų įgijo tokius gyvūnams būdingus bruožus kaip galva ir galinė dalis, kurias jungė žarnyno sistema, bei kairės ir dešinės kūno pusės simetrija.
Ikaria gyveno taip pat seniai ar net seniau nei dikinsonijos ir Charnia, tačiau turėjo sudėtingesnį kūną. Šio gyvūno įspaudai rodo, kad jis judėjo peristaltiniais judesiais, kuriuos veikiausiai atliko išilgai kūno išsidėstę raumenys. Taip pat juda šiuolaikiniai sliekai.
Rasti gyvūno įspaudai veda į didesnių organizmų, kuriuos nužudyti senovinė kirmėlė buvo per maža, liekanas ir iš jų. Tai rodo, kad Ikaria wariootia veikiausiai buvo maitėdos.
Naujoji fosilija viršijo visus rekordus
Keistasis ediakaro gyvūnas pagaliau išsklaidė abejones dėl Ch. Darwino teorijos. Tačiau tai nereiškia, kad tyrimai baigėsi: Ikaria yra šiek tiek senesnis nei 555 mln. metų, bet genetiniai tyrimai rodo, kad planetos gyvūnai veikiausiai atsirado dar seniau.
Kelios mokslininkų grupės suskaičiavo genetinius skirtumus tarp šiuolaikinių gyvūnų ir įvertino, kokiu greičiu evoliucionuoja nauji skirtumai. Remdamiesi šiais duomenimis, mokslininkai mano, kad visų šiuolaikinių gyvūnų bendras protėvis gyvavo prieš maždaug 850–650 mln. metų. Jei jie teisūs, mes vis dar nieko nežinome apie šimtus milijonų metų gyvūnų evoliucijos.
2021 m. paaiškėjo vienas iš galimų pirmųjų protėvių. Kanadietė geologė Elizabeth Turner su kolegomis publikavo 890 mln. senumo pinties fosilijos aprašą. Pintys yra primityvūs organizmai, egzistuojantys ir šiandien. Mokslininkai ilgai manė, jog panašiai atrodė ir pirmieji gyvūnai.
Tačiau radinys nebuvo sutiktas labai entuziastingai. Ta fosilija ne tik senesnė nei visos kitos gyvūnų fosilijos, bet ir amžiumi lenkia net genetinių analizių prognozės. Todėl daugelis mokslininkų laikėsi skeptiškos nuomonės. Jų nuomone, fosilijos struktūras galėjo suformuoti bakterijų kolonijos arba kristalai, o galbūt pati fosilija yra gerokai jaunesnė nei apskaičiavo E. Turner su kolegomis. Vis dėlto mokslininkė neatsisako savo išvadų, o šį ginčą išspręsti veikiausiai gali tik dar neištirtos fosilijos, kurių pastaraisiais metais vis daugėja.
2021 m. mokslininkai rado 73 Namacalathus hermanastes individus. Šiems gyvūnams – 550 mln. metų. Jie gyveno sekliose lagūnose, kurių cheminė sudėtis leido išlikti trapiems kūneliams. Jei pasiseks, ne mažiau įstabių radinių mokslininkai aptiks ir dar senesnėse uolienose. Tai mokslininkams leistų daugiau sužinoti, ne tik kaip atrodė pirmieji Žemės gyvūnai, bet ir kaip jie atsirado bei vystėsi.
Evoliuciją paspartino „sniego gniūžtė“
Naujieji atradimai rodo, kad daugybė naujų gyvūnų gebėjimų, tradiciškai sietų su kambro sprogimu, iš tikrųjų atsirado gerokai anksčiau. Tai gali padėti paaiškinti, kas paskatino ankstyvąją gyvūnų evoliuciją. Prieš kambro sprogimą Žemė nuolat keitėsi; keli iš tų pokyčių galėjo atlikti lemiamą vaidmenį. Tokie įvykiai kaip didelis Australijoje nukritęs meteoritas ir superkontinento Pangėjos skilimas galėjo priversti Žemės gyvybę evoliucionuoti.
Svarbiausias buvo atšiaurus ledynmetis prieš 720–630 mln. metų. Didžiąją dalį to laikotarpio visą planetą dengė ledas, o tolimiems mūsų protėviams teko sunkiai kovoti dėl išlikimo. Vis dėlto galiausiai stingdantis šaltis mūsų protėviams (ir mums) išėjo į naudą.
Milžiniškos ledo kepurės suardė ištisus kalnynų masyvus ir išlaisvino gausybę maisto medžiagų. Jos ledui tirpstant buvo nuplukdytos į vandenynus. Tai galėjo smarkiai paspartinti gyvybės raidą. Gali būti, kad būtent tada gyvūnai padėjo pamatus savo tolesnei evoliucinei sėkmei.
Tikslesnį pirmųjų gyvūnų vaizdą susidaryti ir jų evoliuciją aiškiau suprasti turėtume per artimiausius porą metų, kai mokslininkai pateiks duomenis apie vis daugiau fosilijų. Bet jau dabar Darwino dilemą galime vadinti paradoksu: ta gyvybės istorijos dalis, kurią kadaise Ch. Darwinas laikė savo teorijos silpnąja vieta, pasirodė besanti tipišku evoliucijos pavyzdžiu.
Comments are closed.