Обратная инженерия загадочных 500-миллионолетних окаменелостей, не вписывающихся в древо жизни
Ископаемые эдиакарского периода (635–541 млн лет назад), известные как эдиакарская биота, представляют собой мягкотелые организмы с уникальными формами. Несмотря на 70 лет изучения, их место в эволюционной истории и связь с современными животными остаются неясными.
Загадочные окаменелости
Эдиакарские организмы радикально отличаются от известных животных. Например:
- Рангеоморфы — листовидные или матовидные организмы с фрактальной архитектурой из ветвящихся «листков».
- Tribrachidium — небольшой полусферический организм с тремя изогнутыми ветвями.
Их невозможно разместить на эволюционном древе. Поэтому палеонтологи перешли к изучению фундаментальных вопросов: как они двигались, питались и размножались, — применяя метод обратной инженерии.
Моделирование гидродинамики для обратной инженерии окаменелостей
Ключевой метод — вычислительная гидродинамика (CFD), позволяющая моделировать потоки жидкости вокруг цифровых 3D-моделей ископаемых.
Логика подхода: современные морские организмы имеют адаптации для взаимодействия с течениями (чтобы удерживаться или питаться). Изучая поведение вымерших организмов в виртуальных потоках, можно понять их биологию и экологию.
Исследование Parvancorina
Parvancorina — щитовидный организм длиной 1–2 см с якороподобными гребнями. Считалось, что он вел прикрепленный (сидячий) образ жизни.
Ученые создали 3D-модели двух известных видов Parvancorina и с помощью CFD изучили потоки воды вокруг них в разных ориентациях. Результаты:
- Питание: Если бы Parvancorina был фильтратором, он эффективно захватывал пищу из воды только в одной конкретной ориентации к течению. Для сидячего организма это неэффективно, так как направление течения может меняться.
- Сопротивление: Лобовое сопротивление было значительно ниже, когда организм был повернут «щитом» (условно «передом») к потоку, по сравнению с боковой ориентацией. Для прикрепленного организма это риск быть сорванным сильным течением.
Вывод: Parvancorina был лучше приспособлен к подвижному, а не сидячему образу жизни.
Новое понимание образа жизни Parvancorina и эдиакарской биоты
Это открытие имеет важные последствия:
- Любая новая информация о Parvancorina (в данном случае — о подвижности) критически важна для определения его места на древе жизни.
- Факт подвижности Parvancorina при отсутствии следов движения означает, что многие другие эдиакарские организмы, считавшиеся сидячими, также могли быть подвижными. Это заставляет пересматривать экосистемы эдиакария как более динамичные и сложные.
Использование методов вроде вычислительной гидродинамики для обратной инженерии эдиакарской биоты приближает нас к пониманию того, кем были эти организмы и как они жили за 15 миллионов лет до кембрийского взрыва.
