paleontologiska mysterier. Ny förklaring till mysteriet med den kambriska explosionen Mysteries of paleontology

Detta mysterium förföljde paleontologer i 150 år. Något som kallas Prototaxites kunde inte med förtroende tilldelas inte bara till en familj eller ett släkte, utan till vilket biologiskt rike som helst. Först i våra dagar har analysen av fossiler gjort det möjligt, verkar det som, att besluta om denna gigantiska skapelse av den antika jorden, vilket dock inte har upphört att vara ytterst överraskande.

Historien om Prototaxites är ett bra exempel på vad man ska se och förstå - vad ser man, som man säger, två stora skillnader. Den amerikanske vetenskapsmannen J.W. Dawson, som först beskrev denna mystiska varelse (1859), trodde att dessa var fossiler av ruttet trä, på något sätt kopplade till den nuvarande idegranen (Taxus), därför gav han dem namnet Prototaxites. Först nu, innan riktiga idegranar, var denna varelse tvungen att "trampa och stampa", eftersom Prototaxites distribuerades, dock över hela jorden, men bara för 420-350 miljoner år sedan.

I slutet av artonhundratalet började forskare tro att det var en tång, närmare bestämt en brun tång, och denna åsikt stärktes och kom in i uppslagsverk och läroböcker under lång tid. Även om det är svårt att föreställa sig något som liknar en alg (eller en koloni av alger?), som har växt i form av en "stam" på sex, och ibland nio meter i höjd, är svårt.

Förresten, Prototaxites var den största organismen på land vid den tiden: ryggradsdjur hade precis börjat dyka upp, så vinglösa insekter, tusenfotingar och maskar kröp runt den märkliga höga "pelaren".

De allra första kärlväxterna, de avlägsna förfäderna till barrträd och ormbunkar, även om de dök upp 40 miljoner år tidigare, i det ögonblick då Prototaxites slog sig ner på jorden (i början av Devon), steg de ännu inte över en meter.

Förresten, ungefär i storleken. I Saudiarabien hittades ett 5,3 meter långt exemplar av Prototaxites som har en diameter på 1,37 meter vid basen och 1,02 meter i andra änden. I delstaten New York grävde man upp en 8,83 meter lång stam med en diameter på 34 centimeter i ena änden och 21 centimeter i den andra. Dawson beskrev själv ett exemplar från Kanada – 2,13 meter långt och med en maximal diameter på 91 centimeter.

Vad mer är viktigt att notera angående strukturen av Prototaxites. Den har inte celler som växter har. Men det finns mycket tunna kapillärer (rör) med en diameter på 2 till 50 mikrometer.

Nuförtiden har forskare, baserat på resultaten av många års forskning om denna representant för den antika levande världen, lagt fram nya versioner. Vissa experter, som börjar med Francis Hueber från American National Museum of Natural History (Smithsonian Institution, National Museum of Natural History), är benägna att tro att Prototaxites är fruktkroppen till en enorm svamp; andra - till det faktum att det är en enorm lav. Den senaste versionen, med hans egna argument, lades fram av Marc-Andre Selosse från universitetet i Montpellier (Universite de Montpellier II).

En av de ivriga förespråkarna för svampversionen är Charles Kevin Boyce, nu vid University of Chicago. Han publicerade flera verk ägnade åt den detaljerade studien av Prototaxites

Boyce upphör aldrig att förvånas över denna varelse. "Oavsett vilka argument du framför, kommer något galet fortfarande fram," säger forskaren. "En svamp på 20 fot är ingen mening. Inget tång ger 20 fot högt. oss".

Nyligen slutförde Francis Huber ett titaniskt jobb: han samlade in många exemplar av Prototaxites från olika länder och gjorde hundratals av de tunnaste sektionerna och tog tusentals fotografier av dem. Analys av den inre strukturen visade att det är en svamp. Men forskaren var besviken över att han inte kunde hitta karakteristiska reproduktiva strukturer som tydligt skulle indikera för alla att, de säger, detta verkligen är en svamp (vilket gav förtroende till Hubers motståndare från "lavlägret").

Det senaste (i tid, men helt klart inte det sista i Prototaxites historia) bevis på svampnaturen hos den märkliga organismen från Devonperioden är en artikel av Hueber, Beuys och deras kollegor i tidskriften Geology.

"Det stora utbudet av isotoper som hittats är svårt att förena med autotrofisk metabolism, men det överensstämmer med anatomi som indikerar en svamp och med antagandet att Prototaxites var en heterotrof organism som levde på ett substrat rikt på olika isotoper", skriver artikelförfattarna. skriva.

Enkelt uttryckt får växter sitt kol från luften (från koldioxid), medan svampar får sitt kol från jorden. Och om alla växter av samma art och av samma era visar samma isotopförhållande, kommer det i svamp att bero på platsen där de växer, det vill säga på kosten.

Förresten, analysen av förhållandet mellan kolisotoper i olika exemplar av Prototaxites hjälper nu forskare att återskapa de inhemska ekosystemen hos denna antika varelse. Eftersom några av dess exemplar verkar ha "ätit" växter, använde andra jordens mikrobiella gemenskap som föda, och ytterligare andra kan ha fått näring från mossor.

Carol Hotton, medförfattare till denna studie, Carol Hotton, från Smithsonian Museum of Natural History, diskuterar mysteriet med den stora tillväxten av paleozoikumsvampen: hon tror att den stora storleken hjälpte svampen att sprida sina sporer vidare - genom spridda träsk , slumpmässigt utspridda över landskapet.

Tja, på frågan om hur denna svamp växte till en sådan monstruös storlek, svarar forskare helt enkelt: "Långsamt." Det fanns trots allt ingen som åt den här svampen på den tiden.

Men vad ska man göra? Delar av fossiler envist "ville inte" likna delar av träd, och i allmänhet - de såg inte ut som en växt. Där observeras förresten ringar på sektioner, men det är inga årsringar av träd.

Växtätande, bepansrade ankylosaurier är kända för sin massiva "klubba" i slutet av svansen, som uppenbarligen fungerade som ett försvarsvapen. Men experter känner också till deras andra spännande inslag: den stora majoriteten av de upptäckta kvarlevorna av dessa dinosaurier begravdes med magen uppåt.

Diskussioner om detta ämne började redan på 1930-talet, och hittills har det funnits en hel del hypoteser, av vilka de viktigaste nyligen har testats av en grupp paleontologer ledda av Jordan Mallon från Canadian Museum of Natural History. Men först såg de till att "ankylosauriernas orienteringsproblem" inte är en historisk myt. Forskare granskade 36 fynd gjorda i Kanada och rapporterna från deras författare, och bekräftade att 26 av dem verkligen var upp och ner. Det kan inte förklaras av en slump.

Express information per land

Kanada- land i Nordamerika.

Huvudstad– Ottawa

Största städerna: Toronto, Montreal, Vancouver, Calgary, Ottawa, Winnipeg

Regeringsform– En konstitutionell monarki

Territorium- 9 984 670 km 2 (2:a i världen)

Befolkning– 34,77 miljoner människor (38:a i världen)

Officiella språk: engelsk franska

Religion– Kristendomen

HDI– 0,913 (9:a i världen)

BNP– 1 785 biljoner dollar (11:a i världen)

Valuta- Kanadensisk dollar

gränser med USA

Författarna började sedan testa nyckelteorierna som förklarar detta fenomen. Den första av dem antyder att ankylosaurierna var ganska klumpiga i sina rörelser och efter att ha fallit på rygg kunde de inte rulla tillbaka, och rovdjuren slog dem omkull på ryggen och nådde magen, som inte var skyddad av pansarplattor. Forskare hittade inga bevis för detta, och tandmärken hittades endast på ett av de studerade proverna. "Om ankylosaurierna var så tröga skulle de knappast ha överlevt i cirka 100 miljoner år", tillägger Jordan Mallon.

En annan hypotes tror att allt är kopplat till formen på ankylosaurernas pansarkropp och med platsen för deras tyngdpunkt. När ett djur dog och bröts ned av bakterier, måste dess mage svälla, vilket naturligt kan vända det upp och ner. Till förmån för denna hypotes brukar det indikeras att detta händer med moderna bältdjur. När Mallons kollegor själva undersökte 174 kroppar av djur påkörda av bilar fanns det dock ingen bekräftelse på detta. Författarna följde också nedbrytningen av några döda bältdjur, medan ingen av dem "naturligt" vände på ryggen.

En annan modell förklarar lämningarnas orientering med det faktum att kroppar av döda djur kunde vara i reservoaren, flyta och lätt vända sig under sin egen vikt. Därefter befann de sig på botten eller på grund och fördes in av sedimentära bergarter redan i en sådan omvänd position. För att testa denna version utvecklade Mallon och hans medförfattare tredimensionella datormodeller av flytkraften hos kropparna hos de två huvudvarianterna av ankylosaurider (ankylosaurider och nodosaurider), med hänsyn till deras bentäthet, lungvolym, etc.

Genom att placera modellerna i en virtuell flod och "blåsa upp" deras magar - som genom inverkan av gaser som fortsätter att släppa ut tarmbakterier efter döden - övervakade forskarna deras beteende. I fallet med dinosaurien fungerade hypotesen: även en liten slumpmässig avvikelse räckte för att kroppen skulle vända upp och ner flytande. Ankylosaurider visade sig vara mer stabila, men med en tillräckligt stark våg, och de bytte till en mer stabil inverterad orientering. Detta hände tydligen en gång i naturen och lämnade paleontologer ett av dinosauriernas många och nu lösta mysterier.

Efter att återigen analysera data om strukturen hos det mystiska utdöda djuret, beslutade forskare att det inte kunde

Märkliga fossiler upptäckta i mitten av nittonhundratalet. i den amerikanska delstaten Illinois, blev början på ett av paleontologins mest intressanta mysterier. För att hedra Frey, som hittade det första provet

23:10 28 februari 2017

Efter att återigen ha analyserat uppgifterna om strukturen hos det mystiska utdöda djuret, beslutade forskare att det inte kunde vara en fisk, som man trodde tills nyligen. Tullimonsterns gåta förblir öppen.

Märkliga fossiler upptäckta i mitten av nittonhundratalet. i den amerikanska delstaten Illinois, blev början på ett av paleontologins mest intressanta mysterier. För att hedra Francis Tully, som hittade det första exemplaret, kallades dessa varelser "tullimonsters", idag finns det flera hundra av dem. Resterna är daterade till cirka 310 miljoner år gamla - vid den tiden låg ett floddelta rikt på liv i detta territorium. Samtidigt är det inte möjligt att strikt klassificera dessa djur.

Avtrycken av mjukkroppade tullmonster är för vaga och vaga, så paleontologer lägger fram en mängd olika versioner om deras struktur och utseende, ibland tillskriver dem blötdjur, ibland till leddjur. 2016 beskrev Victoria McCoy och hennes medförfattare dem som relaterade till lampröjor: "Tullimonster är ett ryggradsdjur", var titeln på en artikel som de publicerade i Nature. "Tullimonster är ett ryggradslöst djur", hävdar en ny artikel i tidskriften Paleontology.

Tullymonster kan vara vem som helst / Lauren Sallan

Författarna till förra årets artikel, efter att ha studerat mer än tusen rester av tullmonster, noterade en ljus rand som löpte längs mitten av kroppen, som en notokord, en primitiv ryggrad. Vissa andra detaljer påminde forskare om gälsäckar och tänder, också karakteristiska för ryggradsdjur - närmare bestämt käklösa fiskar, släktingar till moderna hagfish och lampreys.

Författarna till den nya artikeln bestrider dessa tolkningar. Lauren Sallan från University of Pennsylvania och hennes kollegor noterar att läget för elementen, som togs för gälsäckar, visar att de knappast kunde delta i andningen. Stämmer inte med strukturen hos ryggradsdjuret och platsen för delen, som identifierades som en lever. I sitt arbete vände sig Sallan och hennes medförfattare till anatomin i tullmonsterns ögon.

Tullimonster Tolkning: Vertebrate / Nobu Tamura

De hade redan en ganska komplex struktur och innehöll melanosomer - celler som ackumulerar melaninpigment. Formen på tullmonsterns ögon var dock fortfarande den mest primitiva, skålformade, utan en linskristall. "Problemet är att om de har kupade ögon, så kan de inte vara ryggradsdjur", säger Lauren Sallan, "eftersom alla ryggradsdjur har mer komplexa ögon, eller har förenklat det en andra gång. Samtidigt har många andra varelser sådana ögon - primitiva kordater, blötdjur och några maskar.

Det fanns inga analoger av vissa andra strukturer som hittades i marina ryggradsdjur i tullmonster - spår av en hörselkapsel, som tjänar djuren för att upprätthålla balansen, och en lateral linje, ett sensoriskt organ. "Man kan förvänta sig att åtminstone en del av resterna av dem kommer att bevaras", betonar Sallan. "Det visar sig att dessa varelser har något som ryggradsdjur inte borde ha, men de har inte något som säkert borde ha varit och bevarat."

Ett tullmonstertryck på Naturhistoriska museet i Milano / Wikimedia Commons

Således analyserar författarna återigen de gamla uppgifterna och gör antagandet att tullmonstern fortfarande tillhörde någon grupp ryggradslösa djur. Samtidigt har ingen ny forskning utförts, och många experter noterar att hemligheten förblir en hemlighet - varken en mollusk, inte en mask eller en konstig artropod varelse är också helt olik.

Den dramatiska ökningen av biologisk mångfald som inträffade under den kambriska perioden förbereddes under lång tid av molekylär evolution, vilket så småningom ledde till den kambriska explosionen av arternas mångfald.

Trilobite är en av de gamla leddjuren, vars utseende föll på den kambriska perioden (foto av mattheaton).

Inom biologin finns det en välkänd paradox med den kambriska explosionen. Dess väsen är att livet på jorden från någon punkt börjar uppvisa en enorm variation av former, spår av vilka kan hittas i förhistoriska fossiler. Detta ögonblick inträffade under den kambriska perioden - men innan dess kunde inga tecken på framtida livsformer hittas. Revolutionära språng i naturen är relativt sällsynta, och om vi talar om en planetarisk skala är de helt otroliga. Samtidigt får man en känsla av att organismerna på en gång, som vid en massförsäljning, förvärvade ett otroligt antal nya funktioner och började snabbt spridas i systematiska grupper.

Naturligtvis kan man anta gudomligt ingripande eller att några utomjordingar har skakat ut en påse med nya arter på jorden. Forskare slutade dock inte att försöka hitta åtminstone någon vetenskaplig förklaring till det paleontologiska mysteriet. Charles Darwin funderade på problemet med det plötsliga "uppkomsten" av nya fossila arter - och kom fram till att i sådana fall måste arkeologer och paleontologer "gräva bättre" i alla avseenden.

En grupp evolutionsbiologer från flera amerikanska universitet publicerade en artikel i tidskriften Science, som presenterar resultaten av ytterligare en omtanke om mysteriet med den kambriska explosionen. Forskare har reviderat förhållandet mellan resterna av forntida varelser, med hänsyn till de senaste fynden, såväl som den arkeologiska åldern för dessa fynd. De genealogiska förhållandena mellan fossila arter och deras moderna ättlingar klargjordes. Dessutom användes data från molekylär genetik: forskarna rekonstruerade släktforskningen för flera gener som finns i 118 moderna arter. Sammantaget gjorde det det möjligt att klargöra förgreningspunkterna på släktträdet och bestämma exakt när en viss grupp började sin egen evolutionära väg.

I allmänhet går forskarnas slutsatser samman till att den kambriska revolutionen föregicks av en lång osynlig evolution. Under miljontals år ackumulerade organismer genetiska och biokemiska förändringar som i Kambrium ledde till uppkomsten av olika livsformer: de ackumulerade inre förändringarna resulterade slutligen i yttre förändringar. Författarna jämför detta med den industriella revolutionen: uppfinningar, små tekniska innovationer ackumulerade under lång tid utan större förändringar i produktionsmedlen, tills de slutligen ledde till ett globalt tekniskt skifte.

Ackumulerade genetiska förändringar har under en tid balanserats av den yttre miljön och relationer mellan arter. Och ur en biokemisk synvinkel kunde olika organismer redan före kambrium skilja sig avsevärt från varandra, vilket visar stor biologisk mångfald. Därefter borde de minsta ekologiska förändringarna ha räckt för att de ackumulerade förändringarna skulle kunna manifestera sig utifrån. Förresten, en av de mycket djärva, om än ganska kontroversiella hypoteserna som läggs fram i artikeln är påståendet att prekambriska djur åt varandra mer intensivt: detta kan vara en av anledningarna till bristen på prekambriska fossila rester.

Därmed inte sagt att den nya hypotesen inte har uppmärksammats av kritiker. Ett av påståendena mot författarna är alltså att de inte tagit hänsyn till de så kallade föräldralösa generna, som utgör cirka 30 % av alla djurgener. Dessa gener har inga homologa "släktingar", och många tror att det var deras plötsliga uppkomst som kunde ha orsakat den kambriska explosionen av biologisk mångfald. Men i denna hypotes, tyvärr, finns ordet "plötsligt", som vetenskapen alltid försöker bli av med med alla medel.

Har frågor?

Rapportera ett stavfel

Text som ska skickas till våra redaktioner: