Древние губки Земли были мягкотелыми: учёные закрыли пробел в палеонтологической летописи
Губки — одни из древнейших животных Земли, но точное время их появления долго оставалось загадкой. Генетические данные современных губок и химические сигналы древних пород указывают, что они эволюционировали как минимум 650 миллионов лет назад.
Эти данные были спорными, поскольку они предшествуют ископаемым остаткам губок как минимум на 100 миллионов лет. Международная команда учёных под руководством доктора М. Элеоноры Росси из Бристольского университета разрешила это противоречие, изучив эволюцию скелетов губок.
Исследование опубликовано в Science Advances.
Ископаемые свидетельства и скелеты губок
Скелеты современных губок состоят из миллионов микроскопических стекловидных игл — спикул. Эти спикулы также хорошо сохраняются в палеонтологической летописи, начиная примерно с 543 миллионов лет назад (поздний эдиакарский период). Их отсутствие в более древних породах заставляло некоторых учёных сомневаться в точности ранних оценок времени происхождения губок.
Команда доктора Росси решила эту загадку, используя двухэтапный подход. Во-первых, они объединили высококачественные данные по 133 белковым генам с палеонтологическими свидетельствами, чтобы построить новую временную шкалу эволюции губок. Они датировали происхождение губок периодом между 600 и 615 миллионами лет назад, сократив разрыв с палеонтологической летописью. Во-вторых, они исследовали эволюцию скелетов, показав, что спикулы эволюционировали независимо в разных группах губок.
Доктор Росси, почётный научный сотрудник, заявила: «Наши результаты показывают, что первые губки были мягкотелыми и не имели минерализованных скелетов. Вот почему мы не видим спикул губок в породах возрастом около 600 миллионов лет — их просто не было, чтобы сохраниться».
Генетические ключи и независимая эволюция
Доктор Ана Рьего, эксперт по эволюции губок из Национального музея естественных наук в Мадриде, сказала: «У нас уже были некоторые намёки на независимую эволюцию скелетов губок. Современные скелеты губок могут выглядеть похоже, но они построены совершенно разными способами. Одни сделаны из кальцита (минерала, из которого состоит мел), другие — из кремнезёма, по сути стекла, и когда мы изучаем их геномы, мы видим, что задействованы совершенно разные гены».
Чтобы реконструировать эволюцию скелета, команда использовала статистическую компьютерную модель.
Доктор Джозеф Киттинг, также соавтор исследования, пояснил: «Мы использовали марковский процесс — тип прогнозной модели, широко применяемой в финансах, ИИ, поисковых системах и прогнозировании погоды. Моделируя переходы между разными типами скелетов, включая мягкотелые формы, мы обнаружили, что почти все модели решительно отвергают идею, что самые ранние губки имели минерализованные скелеты. Только нереалистичная модель, рассматривающая все минеральные типы как эквивалентные, предполагает обратное, и даже тогда результаты неоднозначны».
Последствия для ранней эволюции животных
Результаты исследования ставят интересные вопросы об эволюции ранних губок.
Профессор Фил Доногью, профессор палеобиологии Бристольского университета, сказал: «Учитывая, что почти все современные губки имеют скелеты из минерализованных спикул, мы могли бы естественно предположить, что спикулы были важны в ранней эволюции губок. Наши результаты бросают вызов этой идее, предполагая, что ранняя диверсификация губок была вызвана чем-то совершенно иным — и что это было, остаётся заманчивой загадкой».
Профессор Давиде Писани, профессор филогеномики Бристольского университета, подвёл итог: «Но это касается не только губок. Губки — первая линия рифообразующих животных, и вполне могли быть самой первой животной линией, хотя это всё ещё обсуждается.
Понимание их эволюции даёт ключевое представление о происхождении самых первых рифовых систем. Это вопрос о том, как жизнь и Земля совместно эволюционировали, и как эволюция ранних животных навсегда изменила нашу планету, в конечном итоге позволив появиться знакомым нам формам животной жизни, включая людей».