Период, когда на Земле массово появились животные со скелетами, начался около 538–506 миллионов лет назад, в раннем кембрийском периоде.
В эту преобразующую эпоху многие крупные группы животных независимо друг от друга освоили создание минерализованных скелетов или раковин. Как правило, существовало два основных способа: либо наращивание минеральных тканей на органическом каркасе, подобно тому, как формируются кости или зубы у человека, либо сбор минералов из окружающей среды и их связывание в прочную внешнюю оболочку.
Эти строительные стратегии оказались чрезвычайно успешными, сохранившись практически без изменений на протяжении более полумиллиарда лет.
Среди множества кембрийских существ один организм особенно выделялся своим необычным подходом. Ископаемые останки Salterella – небольшого конусообразного существа, широко распространенного в раннекембрийских породах, – демонстрируют уникальный метод построения скелета. Этот ископаемый настолько своеобразен, что палеонтологи часто используют его как руководящее ископаемое для определения возраста геологических слоев.
В отличие от большинства своих современников, Salterella не ограничивалась одним методом формирования раковины. Сначала она создавала коническую внешнюю структуру, а затем заполняла внутреннюю полость тщательно отобранными минеральными зернами, формируя таким образом второй слой внутри раковины. Подобная двойная конструкция практически не встречается среди древних животных.
«Это затрудняет определение места Salterella на древе жизни», – поясняет Прескотт Вайда, аспирант-геолог, возглавивший недавнее исследование этого загадочного ископаемого, опубликованное в Journal of Paleontology.
На протяжении многих лет ученые безуспешно пытались определить место Salterella в эволюционной истории. Изначально его относили к головоногим, затем к морским слизням, предкам медуз и даже к червям. В конечном итоге, в 1970-х годах исследователи отказались от попыток вписать его в существующие категории и создали новую таксономическую группу специально для Salterella и родственного ископаемого Volborthella.
Так эти два организма – изолированные и непонятые – оставались в течение десятилетий.
Ситуация начала меняться, когда Вайда и выдающийся университетский профессор Шухай Сяо приступили к поиску новых связей.
«Нахождение правильного места для этих ископаемых имеет большое значение для нашего понимания того, как животные развили скелеты и раковины», – отмечает Вайда.
Вайда потратил четыре года на сбор образцов Salterella из отдаленных мест, включая Долину Смерти, Юкон в Канаде (образцы были предоставлены коренным народом Na-Cho Nyäk Dun в сотрудничестве с правительством Юкона) и округ Уайт, Вирджиния. В сотрудничестве с исследователями из Virginia Tech, Johns Hopkins University, Dartmouth College, University of Missouri и Denver Museum of Nature and Science он анализировал форму, минеральный состав и кристаллическую структуру ископаемых, чтобы лучше понять их биологию и происхождение.
Исследование показало, что Salterella, будучи небольшим организмом, весьма избирательно относилась к строительным материалам. Она полностью избегала глинистых минералов, терпимо относилась к кварцу, но, по всей видимости, предпочитала зерна, богатые титаном, – впечатляюще прочный выбор для древнего существа.
Разнообразие используемых минералов наводит на мысль, что внутренняя структура Salterella служила не только для защиты. Исследователи предполагают, что добавленные минералы могли способствовать стабилизации раковины или помогать в питании. Ископаемые свидетельства также намекают на то, что у животного могли быть небольшие отростки для подбора и укладки минеральных зерен.
«Мы начинаем получать представление об их биологии и о том, куда они вписываются в общую паутину жизни», – говорит Вайда.
Изучив форму, среду обитания и структуру раковины Salterella и Volborthella, команда пришла к выводу, что они, скорее всего, принадлежали к группе книдарий – родственникам современных кораллов, медуз и морских анемон.
Восстановление связей этого долгое время недопонятого звена эволюционной истории дает новое представление о том, как ранние животные начали формировать раковины и скелеты. Эти открытия добавляют еще один фрагмент к головоломке самых ранних инноваций жизни и помогают прояснить, как на Земле развивались сложные структуры тела.
А для Вайды мотивация этой работы заключается в более глубоком понимании: это «по-настоящему узнать, откуда мы пришли и какова история жизни на Земле, что является удивительным и прекрасным».
