Когда у животных появились скелеты?

 Согласно основной теории, 550 миллионов лет назад и раньше не существовало животных, обладающих скелетом. Затем, как предполагают ученые, уровень кислорода в атмосфере вырос и химия океанов изменилась таким образом, что в водной среде стали формироваться минералы, необходимые для создания жестких структурных частей организма.

Новый анализ древних слоев горных пород в Сибири подтверждает эту гипотезу, показывая, что возраст окаменелостей первых животных со скелетом совпадает с периодом обогащения океана скелетными «стройматериалами».

«Эта работа делает большой шаг вперед в вопросе того, как животные обзавелись скелетами и превратились в тех существ, которых мы знаем сегодня», — комментирует исследование седиментолог Эшли Худ из Йельского университета.

 На сегодняшний день в атмосфере Земли содержится 20 % кислорода, но так было не всегда. В далеком прошлом его концентрация составляла меньше 0,1 % от нынешней. Только 800 миллионов лет назад по каким-то причинам, не вполне понятным геологам, уровень кислорода начал расти.

Чтобы понять связь между повышением уровня кислорода и эволюцией скелетов, Рэйчел Вуд, геобиолог из Эдинбургского университета (Великобритания) и ее команда изучили древние пласты горных пород, найденные в глубинах Сибири у реки Юдома. Горные породы, образовавшиеся из слоев осадочных пород, накопившихся в древних океанах, содержат не только окаменелости, но и ключи к разгадке того, как менялась химия океанов в то время, когда, предположительно, появились скелеты.

Ученые заметили ряд изменений в химии океана в течение эдиакарского и кембрийского периодов (от 635 до 485 миллионов лет назад). Породы возрастом до 545 миллионов лет оказались богаты доломитом, минералом, который, как полагают, сформировался в океане, когда кислорода в атмосфере было мало. После того как уровень O2 увеличился, в породах стал преобладать известняк.

Известняк в этом месторождении содержит минералы арагонит и кальцит, необходимые для формирования скелетов у животных. Кристаллы арагонита и кальцита образуются гораздо быстрее и с меньшими энергетическими затратами, чем доломит, позволяя животным использовать их для построения скелета. Кроме того, факторы эрозии, такие как ветер и дождь, воздействовали на континенты с необычайной силой, что приводило к вымыванию кальция в океан. Это еще больше способствовало развитию скелетов у морских организмов.

 Эта скелетная революция отражена в самих породах. В слоях, богатых доломитом, преобладают окаменелости мягкотелых организмов, например ископаемого существа Aspidella, которое имело форму круглого листа или диска и прилипало к морскому дну. Затем в известняке ученые обнаружили останки одного из первых известных животных, обладающих скелетом: существа миллиметрового размера под названием Cloudina с твердой известковой оболочкой, напоминающей наслоение рожков от мороженого.

Так выглядели истоки скелетных животных. Прошли годы, и они воплотились в таких привычных формах, как рыбы, моллюски, динозавры, и, в конце концов, в людях.