Губки считаются одними из древнейших животных на планете, однако точное время их появления долгое время оставалось предметом научных споров. Анализ ДНК современных видов и химические следы в древних породах указывали, что они возникли не менее 650 миллионов лет назад. Эта ранняя дата вызывала сомнения, поскольку она на 100 миллионов лет опережала возраст самых старых подтвержденных ископаемых останков губок.
Международная группа исследователей под руководством доктора М. Элеоноры Росси из Бристольского университета решила положить конец этому давнему противоречию. Ученые сосредоточились на эволюции скелета губок, чтобы понять, почему генетические данные и палеонтологическая летопись так сильно расходились. Проблема заключалась в отсутствии в древнейших породах спикул – микроскопических стекловидных структур, из которых состоят скелеты современных губок. Эти элементы отлично сохраняются в виде окаменелостей, но самые ранние из них датируются лишь концом эдиакарского периода, около 543 миллионов лет назад.
Используя комплексный подход, команда ученых сначала уточнила эволюционную хронологию, проанализировав 133 гена и ископаемые данные. Это позволило сузить временной разрыв и датировать происхождение губок периодом 600–615 миллионов лет назад. Затем, изучив развитие скелета, исследователи пришли к выводу, что спикулы возникали независимо в разных эволюционных линиях губок. «Наши результаты показывают, что первые губки были мягкотелыми и не имели минерализованного скелета, – объясняет доктор Росси. – Именно поэтому мы не находим спикул в породах возрастом около 600 миллионов лет – их просто нечему было сохраняться».
Идею о многократном появлении скелета подтверждают и данные о современных видах. «У нас уже были подсказки, что скелеты губок эволюционировали независимо, – говорит доктор Ана Риесго, ведущий эксперт по эволюции губок из Музея естественных наук в Мадриде. – Скелеты современных губок могут выглядеть похоже, но устроены они по-разному. Одни состоят из кальцита, другие – из кремнезема, то есть стекла, и при изучении их геномов мы видим, что за их создание отвечают совершенно разные гены».
Для реконструкции эволюционной истории ученые применили статистическую компьютерную модель. «Мы использовали так называемый марковский процесс – тип предиктивной модели, который широко применяется в финансах, искусственном интеллекте и прогнозировании погоды, – рассказывает соавтор исследования доктор Джозеф Китинг. – Моделируя переходы между различными типами скелета, включая мягкотелые формы, мы обнаружили, что почти все модели решительно отвергают идею о наличии минерализованного скелета у самых ранних губок».
Это открытие ставит новые вопросы о движущих силах ранней эволюции животных. Поскольку почти все ныне живущие губки обладают скелетом, можно было предположить, что именно он сыграл ключевую роль в их успехе. Однако новые данные это опровергают. «Наши результаты бросают вызов этой идее, предполагая, что ранняя диверсификация губок была вызвана чем-то совершенно иным, и что это было – до сих пор остается интригующей загадкой», – отмечает профессор Фил Донохью из Бристольского университета.
Значение этого исследования выходит далеко за рамки изучения губок. «Губки – это первая линия рифообразующих животных, а возможно, и самая первая линия животных вообще, – заключает профессор Давиде Пизани. – Понимание их эволюции дает ключ к происхождению самых первых рифовых систем. Речь идет о том, как жизнь и Земля развивались вместе, и как эволюция ранних животных навсегда изменила нашу планету, в конечном счете сделав возможным появление тех форм жизни, с которыми мы знакомы, включая человека».
