Первые животные могли появиться на 200 млн лет раньше

Самые древние известные ископаемые свидетельства существования животных насчитывают около 574 млн лет. Но новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, утверждает: настоящая история животного царства могла начаться на 200 млн лет раньше, между 800 и 700 млн лет назад. Авторы считают, что отсутствие окаменелостей ещё не значит отсутствия животных.

Фото: James St. John, CC BY 2.0, Wikimedia Commons. На снимке: окаменелость кимбереллы из Беломорья, типичного эдиакарского существа, а не образцы из исследования, о котором идёт речь в статье.

Где проходила граница до сих пор

Эдиакарский период длился примерно с 635 до 538 млн лет назад, и именно с ним связаны самые ранние надёжные окаменелости животных. Самым известным символом той эпохи стала дикинсония: плоское овальное существо, похожее на ребристый коврик, которое достигало 1,4 метра в длину. Впервые её описал австралийский геолог Рег Спригг в 1947 году по находке из хребта Флиндерс в Южной Австралии. В 2018 году в российских образцах дикинсонии нашли холестерол, молекулу, характерную для животных, хотя часть специалистов спорит, насколько надёжно эта связь доказана. Другой известный житель эдиакарских морей, кимберелла, жила около 555 млн лет назад: её длина достигала примерно 15 сантиметров, а веерные царапины рядом с телом трактуют как следы того, как она соскребала микробные плёнки с дна.

Всё, что древнее, оставалось территорией догадок. Ещё Дарвин видел в отсутствии докембрийских окаменелостей серьёзную проблему для своей теории, и спор о возрасте животных не утихает полтора века. Одни исследователи считают, что животные возникли незадолго до первых находок, другие допускают, что их родословная намного глубже. Новая работа бьёт именно в эту точку: можно ли доверять тому, что камень молчит.

Дело в том, что отсутствие окаменелостей в породе может объясняться разными причинами. Учёные могут искать не в тех местах, а условия в древних морях могли просто не подходить для формирования ископаемых остатков. Поэтому точную дату рождения животного царства сегодня никто не знает. Как заявил соавтор исследования Росс Андерсон, доцент естественной истории Оксфордского университета, пока не появятся новые свидетельства, точная дата рождения животного царства останется неопределённой.

Улики из Монголии

Раньше исследователи опирались на редкие породы с исключительной сохранностью, прежде всего на китайскую биоту Вэнъань возрастом около 590 млн лет. В ней обнаружены крошечные организмы, сохранившиеся до мельчайших деталей, но бесспорных животных среди них нет. Из этого иногда делали вывод, что животные просто не успели возникнуть к тому времени, ведь иначе их следы уцелели бы так же хорошо. Биоту Вэнъань нередко рассматривали как своего рода верхний предел для происхождения животных.

Команда Андерсона проверила это допущение на другом объекте. Исследователи изучили более 140 образцов из биоты Хесин в Монголии, которая моложе китайской более чем на 40 млн лет. Раз порода моложе, животные к тому моменту уже точно существовали, и их следы должны были остаться. Под электронным микроскопом проявились микроскопические окаменелости поразительной сохранности: крошечные шарообразные организмы и структуры, похожие на эмбрионов с клетками внутри.

Но ни одну из этих находок не удалось определить как животное. Это важный результат: к моменту образования монгольских отложений животные на планете уже жили, однако в идеально сохранившихся породах их не видно. Андерсон сформулировал вывод так: микроокаменелости Хесина сохранились так же хорошо, как и вэнъаньские, но животные в них по-прежнему отсутствуют, хотя на тот момент они, как известно, уже существовали. Значит, безупречная сохранность микромира не гарантирует, что в породе окажутся и животные.

Пока не появятся новые данные, точная дата рождения животного царства остаётся неизвестной.

Молекулярные часы сдвигают срок

Раз камень молчит, исследователи обратились к другому инструменту датировки древней жизни, молекулярным часам. Идею в 1962 году предложили Эмиль Цукеркандль и Лайнус Полинг, заметившие, что различия в аминокислотах гемоглобина у разных линий накапливаются примерно линейно во времени. Принцип прост: если сравнить ДНК двух современных видов и знать, как быстро в ней копятся замены, можно прикинуть, когда их предки разошлись. Если у двух видов птиц накопилось пять отличий, а одно изменение возникает в среднем за миллион лет, их общий предок жил около 5 млн лет назад.

Но у метода есть слабое место: генетическим данным нужна внешняя точка отсчёта, и её берут из палеонтологии. Часы калибруют по датированным окаменелостям или горным породам, и от выбора этих реперов сильно зависит результат. Кроме того, скорость накопления изменений различается у разных линий. Например, трубконосые морские птицы накапливают замены примерно вдвое медленнее многих других птиц. Для старых эпох ошибки накапливаются, поэтому важно, какие именно породы считать верхним пределом.

Когда расчёт привязали к более молодой биоте Вэнъань, возраст животного царства получался сравнительно небольшим. Когда же использовали более древние геологические ориентиры, а именно толщи в Норвегии, Австралии и Аризоне возрастом примерно от 850 до 730 млн лет, оценка сдвинулась назад примерно на 200 млн лет, до интервала от 800 до 700 млн лет назад. Первый автор работы Орин Лоул Дурбин, докторант Технологического института Виргинии, подчеркнул: останков животных древнее эдиакарских по-прежнему нет, и анализ не доказывает, что животные жили 800 млн лет назад. Но молекулярные часы показывают, насколько глубоко их эволюционная история может уходить в прошлое.

Жили ли животные до «Земли-снежка»

У идеи о долгой истории животных есть и независимые сторонники. Химические окаменелости, биомаркеры, трактуют как свидетельство в пользу губок, существовавших по меньшей мере 650 млн лет назад, то есть на десятки миллионов лет раньше старейших известных остатков животных. Губки, самые простые многоклеточные животные, и считаются главными кандидатами на роль первых. Ещё в 2009 году исследователи сообщили о стероидных следах, которые связывают с появлением обыкновенных губок в криогении, хотя до сих пор неясно, действительно ли это были губки.

Если животные возникли 800 млн лет назад, их история пересекается с криогением, периодом примерно от 720 до 635 млн лет назад. Тогда планета пережила гигантские оледенения, которые принято называть «Землёй-снежком». Штуртское оледенение началось около 717 млн лет назад и длилось несколько десятков миллионов лет, а мариноанское завершилось около 635 млн лет назад. Учёные до сих пор спорят, замёрзла ли планета полностью или у экватора оставалась открытая вода.

Определённого ответа, пережили ли животные это ледяное время, пока нет. Исследователи планируют искать новые доказательства в других неопротерозойских породах, где условия сохранности были иными. Палеобиолог Карма Нангл из Калифорнийского университета в Риверсайде, не участвовавший в работе, заметил, что окаменелости по определению скрыты от глаз, а за ними лежит ещё более скрытый мир, который способен многое рассказать о происхождении животных. Если эта гипотеза подтвердится, учебникам придётся переписать самую первую главу истории животного мира.