Почему глубокие океаны дали жизнь первым крупным сложным организмам
На протяжении миллиардов лет вся жизнь на Земле была микроскопической. Затем, около 570 миллионов лет назад, внезапно появились сложные организмы, включая животных с мягкими, похожими на губки телами длиной до метра. И в течение 15 миллионов лет жизнь такого размера и сложности существовала только на большой глубине.
Новое исследование Стэнфордского университета, опубликованное 12 декабря в рецензируемом журнале Proceedings of the Royal Society B, предполагает, что более стабильные температуры океанских глубин позволили зарождающимся формам жизни наиболее эффективно использовать ограниченные запасы кислорода.
«Не может быть разумной жизни без сложной жизни», — объяснил ведущий автор статьи Том Бог, докторант геологических наук в Стэнфордской школе наук о Земле, энергетике и окружающей среде (Stanford Earth).
«Златовласка» и изменение температуры
Согласно существующей теории, животные имеют оптимальную температуру, при которой могут процветать с наименьшим количеством кислорода. Потребность в кислороде выше при температурах как холоднее, так и теплее этой «зоны комфорта».
Чтобы проверить эту теорию, Бог измерил потребность в кислороде у морских анемонов, чьи студенистые тела и способность дышать через кожу близко напоминают биологию ископаемых организмов эдиакарских океанов. Эксперимент показал, что анемонам требовалось больше кислорода, когда температуры в экспериментальном резервуаре выходили за пределы их зоны комфорта.
Это заставило исследователей предположить, что эдиакарская жизнь также требовала стабильных температур для наиболее эффективного использования ограниченных запасов кислорода в океане.
Убежище на глубине
Использовать малое количество кислорода в холодных глубоких водах эдиакарским животным было бы сложнее, чем в более теплых мелководьях, поскольку газ диффундирует в ткани медленнее в холодной морской воде.
Но то, чего не хватало на глубине в виде пригодного кислорода, с лихвой компенсировалось стабильностью. На мелководье суточные и сезонные изменения могут вызывать резкие колебания температуры — до 10 градусов Цельсия в современном океане. На глубинах ниже одного километра сезонные колебания составляют менее 1 градуса Цельсия. «Температуры меняются гораздо быстрее на мелководье», — пояснил старший автор статьи Эрик Сперлинг.
В мире с низким уровнем кислорода животные, не способные регулировать температуру собственного тела, не выдержали бы среды, которая так регулярно выходила бы за пределы их «идеальной» температуры.
Команда Стэнфорда в сотрудничестве с коллегами из Йельского университета предполагает, что потребность в убежище от таких изменений могла определить, где могли эволюционировать более крупные животные. «Единственным местом, где температуры были постоянными, был глубокий океан», — сказал Сперлинг. В мире с ограниченным кислородом вновь эволюционирующей жизни необходимо было быть максимально эффективной, и этого можно было достичь только на относительно стабильных глубинах. «Вот почему животные появились там».