დაახლოებით 530 მილიონი წლის წინ, კამბრიული ეპოქის დასაწყისში, დედამიწაზე მოხდა უნიკალური მოვლენა - მოულოდნელად, სწრაფად და თითქმის ერთდროულად წარმოიშვა მრავალი ახალი ბიოლოგიური ფორმა, რომლებიც გახდა ადამიანამდე თანამედროვე ორგანიზმების ყველაზე მნიშვნელოვანი ტიპების წინამორბედები. ბევრ ბიოლოგს ჯერ კიდევ უჭირს ამ კამბრიული აფეთქების რეალობასთან შეგუება. მაგალითად, ამერიკული უნივერსიტეტების ბიოლოგიის ერთ-ერთ სტანდარტულ სახელმძღვანელოში, ჯერ კიდევ შეიძლება წაიკითხოთ განცხადება, რომ ”ფორმები, რომლებიც ცხოვრობდნენ იმ (კემბრიულ) პერიოდში, უნდა წარმოშობილიყვნენ წინაპრებიდან, რომლებიც არსებობდნენ მინიმუმ ასობით მილიონი და თუნდაც მილიარდი წლის განმავლობაში. მანამდე". მაგრამ ეს არის კამბრიული აფეთქების საიდუმლო, რომ არც ერთი გარდამავალი, შუალედური ფორმა არ აკავშირებდა ორგანიზმების ახალ ტიპებს, რომლებიც მაშინ გამოჩნდნენ ბაქტერიებთან და პროტოზოულ წყალმცენარეებთან, რომლებიც ბინადრობდნენ. ხმელეთის ოკეანეებიმათზე. და ჩვეულებრივი „ხიდის“ ეს არარსებობა რთულ ამოცანას უქმნის ბიოლოგებს - აეხსნათ, როგორ შეიძლება მოხდეს ასეთი იდუმალი ევოლუციური ნახტომი.

კამბრიული იყო უნიკალური გარდამტეხი მომენტი ევოლუციის ისტორიაში. ეს ნიშნავს, რომ მიზეზები, რამაც გამოიწვია ეს უნიკალური ბიოლოგიური აფეთქება, ასევე უნდა ყოფილიყო უნიკალური. მაგრამ რა არის ეს მიზეზები? ერთი თუ ბევრი? როგორი - წმინდა ბიოლოგიური? Ან შეიძლება ფიზიკური და ქიმიურიან გეოლოგიური? ან ერთი და მეორე და მესამე ერთად?

იყო აფეთქება?

კალტექს პროფესორის კირშვინკისა და მისი თანამშრომლების რიპერდანისა და ევანსის ბოლო ნაშრომმა, რომელიც სენსაციურ მტკიცებას წარმოადგენდა, რომ დაახლოებით ნახევარი მილიარდი წლის წინ ჩვენს პლანეტას კოსმოსში ნამდვილი სალტო გადაიტანა, განსაკუთრებული ყურადღება მიიპყრო. ავტორების აზრით, ამ კატაკლიზმის დროს ჩვენი პლანეტა 90 გრადუსით შემობრუნდა თავისი ღერძის მიმართ, რის შედეგადაც დედამიწის მთავარმა კონტინენტებმა შეცვალეს ყოფილი მდებარეობა - პოლუსებზე - ახლანდელთან.

რა თქმა უნდა, სამეცნიერო და პოპულარული მეცნიერებამსოფლიო ჟურნალებმა მაშინვე გააფრთხილეს თავიანთი მკითხველები ახალი სენსაციური ჰიპოთეზის შესახებ. მაგრამ რა არის გასაკვირი - ამის შესახებ ყველა გზავნილი ეწერა სათაურებით: "მომბრუნავი დედამიწა ხსნის კამბრიულ საიდუმლოებას", ან "პლანეტის სალტო - კამბრიული აფეთქების მიზეზები". მართლაც, სტატიის ბოლოს ავტორებმა თავიანთი კვლევის შედეგები პირდაპირ დაუკავშირეს დიდ ევოლუციური ნახტომს, რომელიც მოხდა დედამიწაზე იგივე ნახევარი მილიარდი წლის წინ. ისინი წერდნენ, რომ მათ მიერ აღმოჩენილი უძველესი პლანეტარული კატაკლიზმი შეიძლება გახდეს საწყისი იმპულსი, რომელიც მოჰყვა ამ იდუმალ ნახტომს.

ნება მომეცით შეგახსენოთ კიდევ ერთი პუბლიკაცია, რომელიც ეძღვნება კამბრიულ „ბიოლოგიურ დიდ აფეთქებას“: კიდევ სამი ამერიკელი მეცნიერის, ამჯერად ბიოლოგების - ვალენტინის, იაბლონსკის და ერვინის სტატია. და მიუხედავად იმისა, რომ სტატიის სათაური მკაცრად მეცნიერული იყო: „მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმების სხეულის გეგმის წარმოშობა“, ქვესათაური ეჭვს არ ტოვებდა, რომ ეს ნამუშევარიც პირდაპირ კავშირში იყო კამბრიულ საიდუმლოსთან. „ბოლო დროს აღმოჩენილი ნამარხები და განვითარების პროცესის ახალი გაგება, - წერენ ავტორები, - ხსნის მოულოდნელ შესაძლებლობებს კამბრიული ეპოქის დასაწყისში ახალი სახეობების ფეთქებადი გაჩენის საიდუმლოების ასახსნელად.

რა მიზეზები იწვევს ამ განუწყვეტლივ განახლებულ მცდელობებს, აეხსნათ ჩვეულებრივი, როგორც ჩანს, ევოლუციური ნახტომი, როგორც კამბრიული აფეთქება ეჩვენება გაუთვითცნობიერებელ ადამიანს? ყოველივე ამის შემდეგ, ევოლუციის ისტორიამ იცის სხვა, არანაკლებ კატასტროფული და არანაკლებ იდუმალი მოვლენები - მაგალითად, დინოზავრების სრული და თითქმის ერთდროული გადაშენება, რომელიც მოხდა 65 მილიონი წლის წინ, ან ეგრეთ წოდებული დიდი სიკვდილი ("პერმის კატასტროფა", როგორც მას ასევე უწოდებენ) - ცოცხალი ორგანიზმების მასა და სწრაფი გადაშენება დედამიწის ოკეანეებში პერმის ეპოქაში, 245 მილიონი წლის წინ, როდესაც მაშინდელი საზღვაო ფაუნის დაახლოებით 95 პროცენტი "ერთბაშად" გარდაიცვალა. რატომ არ იპყრობენ ისინი ასეთ ინტენსიურ და განუწყვეტელ ყურადღებას? რატომ იწვევდა კამბრიული აფეთქება ყველაზე მწვავე და შეუპოვარ კამათს ას ორმოცდაათ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, თითქმის მისი აღმოჩენის მომენტიდან?

პასუხი არის ის, რომ დედამიწის ბიოლოგიური წარსულის ყველა საიდუმლოებას შორის განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს კამბრიულ აფეთქებას. ყველა სხვა კატასტროფისგან განსხვავებით, რომელიც უცვლელად ასოცირდება გარკვეული ცოცხალი სახეობების გადაშენებასთან, ამ აფეთქებამ გამოიწვია მრავალი ახლის სწრაფი გაჩენა. ბიოლოგიური ფორმები.

ახალი ფორმების ეს დაბადება საკმაოდ მოულოდნელი იყო. არ არსებობს არანაირი მტკიცებულება, რომ მას წინ უძღოდა თანდათანობითი ცვლილებებისა და გართულებების ხანგრძლივი დაგროვება.

გარდა ამისა, ახალი ფორმების ეს გაუგებარი გაჩენა არ გავრცელდა მთელ კამბრიულ ეპოქაზე, ან თუნდაც მის მნიშვნელოვან ნაწილზე, მაგრამ მოხდა თითქმის ერთდროულად, დაახლოებით სამიდან ხუთ მილიონ წელიწადში. გეოლოგიური დროის მასშტაბით, ეს არის აბსოლუტურად უმნიშვნელო პერიოდი - ეს არის ევოლუციის მთლიანი ხანგრძლივობის მხოლოდ მეათასედი, რაც გვაიძულებს ამ ევოლუციურ ნახტომს ვუწოდოთ "ბიოლოგიური აფეთქება". ამ აფეთქების შედეგებს უნიკალური მნიშვნელობა ჰქონდა ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის ევოლუციისთვის - მათ ამ ევოლუციის ისტორია ორ უთანასწორო ნაწილად დაყვეს. თუ კემბრიამდელი ეპოქა იყო ერთპიროვნული ბატონობის დრო ერთუჯრედიანი ორგანიზმები, მაშინ პოსტ-კამბრიულიგახდა მრავალუჯრედიანი ფორმების ეპოქა. კამბრიული აფეთქების დროს, პირველად ევოლუციის ისტორიაში, მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმებითანამედროვე ტიპის, ჩამოყალიბდა იმ სხეულებრივი „გეგმების“ ყველა ძირითადი მახასიათებელი, რომლის მიხედვითაც ეს ორგანიზმები ჯერ კიდევ შენდება. დედამიწის ზედაპირი.

აი, როგორ გამოიყურებოდა ის ამჟამინდელი მეცნიერული გაგების საფუძველზე. დედამიწის მიხედვით თანამედროვე შეფასებები, ჩამოყალიბდა დაახლოებით ოთხნახევარი მილიარდი წლის წინ. პირველი ერთუჯრედიანი ორგანიზმები მის ოკეანეებში გაჩნდნენ დაახლოებით სამნახევარი-ოთხი მილიარდი წლის წინ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დედამიწაზე სიცოცხლე თითქმის მაშინვე გაჩნდა, რაც ამისათვის აუცილებელი პირობები შეიქმნა - პლანეტის გაციება, დედამიწის ქერქისა და ოკეანეების წარმოქმნა. თუმცა, მას შემდეგ რაც ეს პირველი, ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაბიჯიევოლუცია რატომღაც შენელდა სამი მილიარდი წლის განმავლობაში. თითქოს რაღაც უხილავი ბარიერი იდგა მის წინ, რომელიც ვერ გადალახა. მთელი ეს დრო შემოიფარგლებოდა მხოლოდ უკვე არსებული სახეობების - მიკროსკოპული ბაქტერიების და პროტოზოული წყალმცენარეების ცვლილებით და გაუმჯობესებით.

და შემდეგ ამისთვის უმოკლეს დროშიშეგახსენებთ - სამიდან ხუთ მილიონ წელიწადში არსებობს „ ახალი ცხოვრება“: თანამედროვეობის პროტოტიპი და წინამორბედი.

რა მოხდა მაშინ - 530-540 მილიონი წლის წინ?

კამბრიული აფეთქების თავისებურებების უნიკალურობა და საიდუმლო - აი, რამ მიიპყრო ბიოლოგების განუწყვეტელი ყურადღება ბოლო ას ორმოცდაათი წლის განმავლობაში.

თუმცა, პრობლემის სირთულე მდგომარეობს არა მხოლოდ კამბრიული „ბიოლოგიური დიდი აფეთქების“ საიდუმლოებაში და მის წარმოშობის მიზეზებში. არანაკლებ მნიშვნელოვანი იმპულსი მის ირგვლივ მკვეთრი და მიმდინარე დებატებისთვის არის ის ფაქტი, რომ კამბრიული აფეთქების პრობლემა ასევე პირდაპირ კავშირშია ევოლუციის დარვინის თეორიასთან. უფრო სწორად, უბრალოდ ეწინააღმდეგება მას. თავად დარვინი იყო პირველი, ვინც ეს გააცნობიერა. ის იყო პირველი, ვინც შესთავაზა შესაძლო გამოსავალიამ წინააღმდეგობიდან. თუმცა, დარვინის მიერ შემოთავაზებულმა ჰიპოთეზამ არ დააკმაყოფილა მისი მრავალი მიმდევარი და შედეგად ევოლუციური ბიოლოგებიდაყოფილია ორ მეომარ ბანაკად, რომელთა შორის დავა საუკუნენახევარია გრძელდება. შევეცადოთ ამ დაპირისპირების დალაგება.

კამბრიული აფეთქების აღმომჩენი იყო რობერტ მურჩისონი, ინგლისელი არისტოკრატი, რომელმაც თავისი ამბიციური მეუღლის გავლენით გადაწყვიტა მეცნიერებაში წასვლა. შესაბამის საბადოებში აღმოჩენილი ანტიკური ხანის ნამარხების შესწავლისას მან აღმოაჩინა, რომ ამ საბადოების ფენები გამოყოფილია მკვეთრი საზღვრით. ამ ზღვარს ქვემოთ, ისინი უკიდურესად ღარიბები არიან ბიოლოგიური ნაშთებით და აჩვენებენ მხოლოდ უმარტივესი ერთუჯრედიანი ორგანიზმების - ბაქტერიების და წყალმცენარეების ყველგან არსებობას, შემდეგ კი, კამბრიული ეპოქიდან დაწყებული, დაახლოებით 550 მილიონი წლის წინ, მოულოდნელად იძენენ ახალი ბიოლოგიური ფორმების უპრეცედენტო სიმდიდრეს. . როგორც მორწმუნე და იზიარებს დიდი ლინეუსის რწმენას, რომ „არის ზუსტად იმდენი სახეობა, რამდენიც შემოქმედმა თავდაპირველად შექმნა“, მერჩისონმა მიიჩნია ის ფენომენი, რომელიც მან აღმოაჩინა, როგორც უშუალო მტკიცებულება ღვთის ხელის ჩარევის შესახებ სიცოცხლის განვითარებაში. გასაგებია რა არის კრეაციონისტი (სიტყვიდან შექმნა- შექმნა) ახსნა შეუთავსებელი იყო ბიოლოგიური ფორმების ბუნებრივი ევოლუციის იდეასთან.

მურჩისონმა გამოაქვეყნა თავისი კვლევის შედეგები გასული საუკუნის ოცდაათიან წლებში. რამდენიმე ათეული წლის შემდეგ გამოქვეყნდა დარვინის ცნობილი ნაშრომი "სახეობათა წარმოშობა", რომელშიც პირველად თანმიმდევრულად იყო წარმოდგენილი და დეტალურად არგუმენტირებული დედამიწაზე სიცოცხლის განვითარების თეორია, რომელიც დაფუძნებულია მემკვიდრეობითი ცვლილებებისა და ბუნებრივი გადარჩევის იდეებზე. . რა თქმა უნდა, დარვინმა არ მიიღო კრეაციონიზმი. მაგრამ მან მაშინვე დაინახა ეს კამბრიული აფეთქებაარის დაბრკოლება მისი თეორიისთვის სხვა - არანაკლებ მნიშვნელოვანი - ასპექტში.

ფაქტია, რომ დარვინის აზრით, ევოლუცია უნდა მომხდარიყო თანდათანობით, შეუფერხებლად და განუწყვეტლივ, ანუ, როგორც დღეს ამბობენ, თანდათანობით. თავის წიგნში ის ძალიან ცალსახად წერდა: „ბუნებრივი გადარჩევა ყოველდღიურად და საათობრივ საგანს ექვემდებარება მსოფლიოში მიმდინარე ყველა ცვლილებას, თუნდაც ყველაზე პატარას, ყველაზე მკაცრ შემოწმებამდე, ცუდის უარყოფა, კარგის შენარჩუნება და გაუმჯობესება... ჩვენ არ შეამჩნიოთ ეს ნელი ცვლილებები მათ თანდათანობით ჩამოყალიბებაში და შეამჩნიეთ ისინი მხოლოდ მაშინ, როცა დროის მსვლელობა გაზომავს მთელი ისტორიული ეპოქების უზარმაზარ ინტერვალებს.

ნათელია, რომ დარვინის გრადუალიზმი შეუთავსებელი იყო ისეთი მკვეთრი, მოკლევადიანი და სწრაფი ფენომენის არსებობასთან, როგორიცაა კამბრიული აფეთქება. გრადუალიზმი ეყრდნობა რწმენას, რომელიც ლამაზად არის გამოხატული დარვინიზმის ცნობილი პოპულარიზატორის, თ. ჰაქსლი: "ბუნება არ მოითმენს ნახტომებს". მერჩისონის მონაცემებთან შეუსაბამობამ იმდენად შეაშფოთა დარვინი, რომ მისი წიგნის უახლესი გამოცემის წინასიტყვაობაში მან კონკრეტულად აღნიშნა: „ამჟამად ეს ფენომენი (კემბრიული აფეთქება. - რ.ნ.) აუხსნელი რჩება და ის ნამდვილად შეიძლება ჩაითვალოს დამაჯერებლად. არგუმენტი ამ წიგნში განვითარებული შეხედულებების წინააღმდეგ.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, დარვინი ცდილობდა სიტუაციიდან გამოსავლის პოვნას. შესაძლოა, მისი ვარაუდით, კამბრიული აფეთქება, ფაქტობრივად, არ იყო ნამდვილი „აფეთქება“; შესაძლოა, სინამდვილეში მას წინ უძღოდა ხანგრძლივი პერიოდიევოლუციური ცვლილებების თანდათანობითი დაგროვება და ახალი ბიოლოგიური ფორმების ფორმირება; მაგრამ Murchison უბრალოდ ვერ აღმოაჩინა ეს წინამორბედი, შუალედური ფორმები. ამ ახსნამ შესაძლებელი გახადა ევოლუციის უწყვეტი და გლუვი ბუნების შენარჩუნება, რომელიც დარვინმა დაადგინა მის მიერ შეგროვებული ემპირიული მონაცემების საფუძველზე და რომელიც, მისი აზრით, იყო მთელი ევოლუციური პროცესის ძირითადი მახასიათებელი.

Ზოგიერთი ევოლუციური ბიოლოგებიარ ეთანხმებოდა კამბრიული გამოცანის დარვინის ინტერპრეტაციას. (უკვე ჰაქსლიმ, დარვინისადმი მიწერილ წერილში „სახეობათა წარმოშობის“ გამოცემის წინა დღეს, გააფრთხილა: „თქვენ უსაფუძვლოდ აიღეთ სრულიად არასაჭირო სირთულეები იმის აღიარებით, რომ ბუნება არ მოითმენს ნახტომებს“.) ეს დარვინისტები ვერ მიიღებენ დარვინის თანდათანობითობას. საერთოდ. ეჩვენებოდათ, რომ ეს არა იმდენად ემპირიული ფაქტებიდან იყო მიღებული (ბოლოს და ბოლოს, ის ეწინააღმდეგებოდა მერჩისონის ფაქტებს!), რამდენადაც ბიოლოგიაში გარედან იყო შემოღებული.

არც ისე დიდი ხნის წინ, ცნობილმა თანამედროვე ბიოლოგმა და დარვინიზმის პოპულარიზაციამ, სტივენ ჯ. გულდმა, ამასთან დაკავშირებით თქვა, რომ დარვინმა თანდათანობითი ურყევი რწმენა თავისი წინამორბედისგან ისესხა. ცნობილი დამფუძნებელიჩარლზ ლაიელის თანამედროვე გეოლოგია, რომელიც იყო მისი ახლო კოლეგა და პირადი მენტორი (დარვინმა გადადგა პირველი სამეცნიერო ნაბიჯები გეოლოგიაში). თავად ლაილისთვის, გულდი ამტკიცებს, რომ გრადუალიზმი უფრო მეტი იყო, ვიდრე უბრალოდ ემპირიული სამეცნიერო პრინციპი. ეს მას ჭეშმარიტად მეცნიერული გაგებისა და მიდგომის აუცილებელ საფუძველად ეჩვენებოდა. ლაიელის აზრით, მტკიცება, რომ განვითარების ცალკეული ეტაპები შეიძლება განცალკევდეს მკვეთრი, კატასტროფული ნახტომებით, ნათლად აცოცხლებს რწმენას ზებუნებრივი სასწაულების და ისტორიაში ღმერთის ჩარევისადმი, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აბრუნებს ადამიანის აზროვნებას პრემეცნიერულ. რელიგიური დროები. (იგივე გოლდი შენიშნავს, რომ ნახტომების, კატასტროფების და რევოლუციების ეს მტკიცე უარი ნაწილობრივ ასევე იყო ვიქტორიანული ეპოქის ზოგადი სულისკვეთების ასახვა, მისი რწმენით გლუვი, თანდათანობითი და შეუჩერებელი პროგრესის შესახებ.)

თუმცა, გავიხსენოთ, რომ უკვე ლიელისა და დარვინის დროს არსებობდა სხვა თვალსაზრისი, რომელიც ყველაზე ენერგიულად განავითარა ფრანგმა ნატურალისტმა ჟორჟ კუვიემ და რომელსაც დღეს „კატასტროფიზმი“ ჰქვია. ამ კონცეფციის თანახმად, დედამიწის გეოლოგიური (და, შედეგად, ბიოლოგიური) ისტორია არ განვითარდა შეუფერხებლად, არამედ, პირიქით, სავსე იყო კატასტროფული ხასიათის ნახტომებითა და წყვეტებით, რასაც, თუმცა, საერთო არაფერი ჰქონდა. ზებუნებრივი სასწაულებით ან ღვთის ჩარევით, მაგრამ ექვემდებარება სრულიად ბუნებრივ, რაციონალურ ახსნას. კამბრიული აფეთქება მშვენივრად ჯდება ამ კონცეფციაში და სწორედ ამ გარემოებამ აიძულა მრავალი ევოლუციონისტი დაუპირისპირდეს დარვინის ჰიპოთეზას, აღიარონ კამბრიული ნახტომის რეალობა და გადავიდნენ „კატასტროფიზმის“ პოზიციებზე.

ისე მოხდა, რომ კამბრიული საიდუმლო თავიდანვე გაიყო დარვინის ევოლუციონისტებიორ დაპირისპირებულ ბანაკად, რომლებსაც განსხვავებული გაგება აქვთ ბიოლოგიური ევოლუციის მიმდინარეობაზე. წყალგამყოფის ერთ მხარეს მტკიცე „გრადუალისტები“ იყვნენ, მეორეზე - ისევე მტკიცე „კატასტროფისტები“. (მესამე ბანაკი, რომელიც ეწინააღმდეგება როგორც „გრადუალისტებს“ და „კატასტროფისტებს“ ზოგადად ევოლუციის სრულ უარყოფაში, შედგება თანამედროვეებისგან. "კრეაციონისტები".

დარვინის გრადუალიზმის მომხრეები გვთავაზობენ სხვადასხვა შესაძლო ახსნას პრეკამბრიული შუალედური ფორმების არარსებობის შესახებ. ზოგი ამტკიცებს, რომ კამბრიის წინა ბიოლოგიური ფორმები არ გადარჩა, რადგან მათ არ ჰქონდათ ჩონჩხი ან გარე გარსი და იყვნენ რბილი, ჟელეს მსგავსი (რაც, სხვათა შორის, უმეტესად მართალია). სხვები ხსნიან გარდამავალი ფორმების არარსებობას კემბრიამდელ საბადოებში წმინდა ფიზიკური მიზეზებით და ამტკიცებენ, რომ პრეკამბრიულ ქანებს ისეთი ძლიერი გათბობა და წნევა ექვემდებარებოდა, რომ მათში ბიოლოგიური ნაშთები არ იყო შემონახული (რაც მთლად ასე არ არის). სხვები აყენებენ ვარაუდს, რომ კემბრიამდელი სიცოცხლე განვითარდა ტბებში და კამბრიული აფეთქება უბრალოდ ამ ტბებში უკვე წარმოქმნილი ბიოლოგიური ფორმების სწრაფი და სწრაფი მიგრაციის შედეგია ზღვებში და ოკეანეებში (ეს ჰიპოთეზა მიიღო თავისებური განვითარება კირშვინკისა და ზემოთ ნახსენები კოლეგების ნაშრომები). ყველა ამ ჰიპოთეზას აერთიანებს სურვილი, აჩვენოს, რომ გადასვლა წინა-კემბრიული ფორმებიდან პოსტ-კამბრიულიიყო გლუვი და უწყვეტი, მხოლოდ მისი კვალი, ამა თუ იმ მიზეზით, ჯერ არ არის ნაპოვნი ან საერთოდ არ არის შემონახული.

მართლაც, არც ისე დიდი ხნის წინ, მკვლევარებმა მოახერხეს მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების პირველი ტიპების აღმოჩენა, რომლებიც მაშინვე წინ უძღოდა კამბრიულს. ისინი აღმოაჩინეს ავსტრალიის დასახლება ედიაკარას მახლობლად საბადოებში და ამიტომ მიიღეს სახელი "ედიაკარანი". თითქმის ბოლო დრომდე, ოთხმოციან წლებამდე, ედიაკარანული ორგანიზმები განიმარტებოდა დარვინის გრადუალიზმის სულისკვეთებით - როგორც შუალედური რგოლი თანდათანობითი გართულების ისტორიაში, ან ბიოლოგიური ფორმების ევოლუცია პრეკემბრიულიდან. პოსტ-კამბრიული.

მაგრამ დაახლოებით თხუთმეტი წლის წინ ამ ნაშთების უფრო მჭიდრო გამოკვლევამ აჩვენა, რომ სინამდვილეში მათ არანაირი კავშირი არ აქვთ თანამედროვე ბიოლოგიურ ფორმებთან. შესაძლოა, ისინი ზოგადად წარმოადგენდნენ ბიოლოგიური ევოლუციის რაღაც განსაკუთრებულ, ჩიხში მყოფ ტოტს, რომელიც არ აძლევდა რაიმე გაგრძელებას. ზოგიერთი ბიოლოგი თვლის, რომ სიცოცხლის ეს ტოტი განადგურდა რაიმე სახის კატასტროფის დროს, რომელიც წინ უძღოდა კამბრიულ აფეთქებას. შემდგომი ისტორიის მსვლელობისას მოგვიწევს ედიაკარანის იდუმალი ფაუნის დაბრუნება.

რა თქმა უნდა, შეუძლებელია იმის გამორიცხვა, რომ დარვინისა და სხვა „გრადუალისტების“ იმედები მაინც გამართლდება და სხვა საბადოები აღმოჩნდება ბიოლოგიური ფორმების იგივე სიმდიდრით, როგორც ბურგესის თაროზე ან ჩინეთში, მაგრამ მხოლოდ ეს საბადოები იქნება. იყოს წინაკამბრიული და ფორმები შუალედურია, წინ უსწრებს კამბრიულს. ამ შემთხვევაში, ევოლუციის დარვინის თეორია შენარჩუნდება მთელ მის თანდათანობით, თანდათანობითა და განვითარების სირბილით. მაგრამ ჯერჯერობით მსგავსი არაფერია ნაპოვნი და ამის საფუძველზე "სტიქიის" ბიოლოგებიუფრო და უფრო ენერგიულად ამტკიცებენ დარვინის თეორიის გადახედვის აუცილებლობას. მათი აზრით, კამბრიული აფეთქება (ისევე, როგორც სხვა მსგავსი მოულოდნელი ფენომენი, როგორიცაა ყველა დინოზავრის სწრაფი სიკვდილი ან ზემოთ ნახსენები „პერმის კატასტროფა“) კარნახობს ევოლუციის თეორიის ისეთი გაფართოების გარდაუვალობას, რომელიც არ დაუშვებს. ბიოლოგიური მრავალფეროვნების მხოლოდ გლუვი, მაგრამ ასევე "ასაფეთქებელი" ცვლილება, არა მხოლოდ თანდათანობითი, არამედ "ნახტომები" და "კატასტროფები" ბიოლოგიური სამყაროს განვითარებაში. ამ გაჭიანურებულმა დაპირისპირებამ განსაკუთრებული აქტუალობა მოიპოვა 1970-იანი წლების დასაწყისიდან, როდესაც უკვე ნახსენებმა სტივენ გულდმა და მისმა კოლეგამ, პალეონტოლოგმა ნიკ ელდრიჯმა შემოგვთავაზეს დარვინიზმის ასეთი გაფართოების რადიკალური ვერსია - ეგრეთ წოდებული "წერტილებიანი წონასწორობის" თეორია.

ჩვენ დავუბრუნდებით ევოლუციური თეორიის ამ უახლეს განვითარებას და მის ირგვლივ არსებულ დაპირისპირებას, მაგრამ ჯერ უნდა დავასრულოთ ჩვენი შეწყვეტილი ამბავი კამბრიული აფეთქების დღეს ახსნის მიზეზების შესახებ მათ მიერ, ვინც მას ევოლუციური რეალობად თვლის. ფიზიკური და ქიმიურიან ბიოლოგიური ჰიპოთეზები წამოაყენეს დღეს კამბრიული გამოცანის ასახსნელად. ყოველივე ამის შემდეგ, ამისთვის ბოლო ათწლეულებისსაკმაოდ ბევრი ასეთი ჰიპოთეზა იქნა შემოთავაზებული და სტატიის დასაწყისში ნახსენები კირშვინკისა და ვალენტინის ბოლოდროინდელი ნამუშევრები ამ გრძელი სერიის მხოლოდ უახლესი დროა. თითოეული ეს ჰიპოთეზა არის ერთგვარი „ლოგიკით მომუშავე დროის მანქანა“, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ჩახედოთ დედამიწის შორეულ წარსულს. გამოვიყენოთ ეს ფანტასტიკური სატრანსპორტო საშუალება და შემდეგ სტატიაში გადავალთ კამბრიულ ეპოქაზე - ბოლო ჰალუციგენებამდე და პირველ ტრილობიტებამდე.

დაანგრიე პლანეტა

ავსტრალიისა და ამერიკის კონტინენტურმა ფირფიტებმა, რომლებიც ადრე პოლუსების რეგიონში მდებარეობდნენ, დაახლოებით 15 მილიონი წლის განმავლობაში შეტრიალდნენ და ეკვატორისკენ დაიძრნენ - გეოლოგიური მასშტაბით უმნიშვნელო პერიოდი. ეს იყო მთელი პლანეტის ნამდვილი "სოლტო".

"ბიოლოგიური დიდი აფეთქების" საიდუმლო - ყველა თანამედროვე ბიოლოგიური ტიპის უეცარი და ერთდროული გამოჩენა კამბრიაში - კვლავაც აინტრიგებს ბევრ მკვლევარს. ორი უახლესი ჰიპოთეზა - "ჟანგბადი" და "დედამიწის სალტო" - ხსნის ევოლუციის ამ ნახტომს მკვეთრი ცვლილებით. ფიზიკური და ქიმიურიპირობები მთელ პლანეტაზე. ამის საპირისპიროდ, ბიოლოგებმა წამოაყენეს სხვა ვარაუდები, რომლებიც კამბრიულ აფეთქებას დრამატულ ეკოლოგიურ ან გენეტიკურ ძვრებთან უკავშირებენ.

კამბრიული გამოცანის ასახსნელად შემოთავაზებულ ჰიპოთეზებს შორის, ეგრეთ წოდებული ჟანგბადის ჰიპოთეზა ბოლო დრომდე ყველაზე სერიოზულად ითვლებოდა. იგი ეფუძნება ვარაუდს, რომ კამბრიული აფეთქება გამოწვეული იყო მკვეთრი ცვლილების გამო, რომელიც წინ უძღოდა მას. ქიმიური შემადგენლობადედამიწის ატმოსფერო და ოკეანეები.

ფიზიკურ-ქიმიურიპირობები გავლენას ახდენს ბიოლოგიური ევოლუციის სიჩქარეზე - ეს უკვე დიდი ხანია ცნობილია. ბევრი ბიოლოგი დარწმუნებულია, რომ ბიოლოგიური ფორმების უჩვეულოდ ნელი ცვლილება მათი არსებობის პირველი სამი მილიარდი წლის განმავლობაში გამოწვეული იყო თავისუფალი ჟანგბადის ნაკლებობით.

დედამიწის პირველადი ატმოსფეროში საერთოდ არ იყო ჟანგბადი, რადგან ის მაშინვე რეაგირებდა სხვა ელემენტებთან და რჩებოდა შეკრული დედამიწის სისქესა და ატმოსფეროში ოქსიდების სახით. მაგრამ პირველი ერთუჯრედიანი წყალმცენარეების მოსვლასთან ერთად - დაახლოებით ნახევარი მილიარდი - დედამიწის ჩამოყალიბებიდან მილიარდი წლის შემდეგ - დაიწყო ფოტოსინთეზის პროცესი, რომლის დროსაც ნახშირორჟანგი (ჰაერიდან წყალმცენარეები შეიწოვება) და წყალი, დახმარებით. მზის სინათლე, გადაიქცა თავისუფალ ჟანგბადად და ორგანულ ნივთიერებებად. თუმცა, აქაც ჟანგბადი "უიღბლო" იყო - ის ხარბად დაიჭირა ოკეანის წყალში გახსნილი რკინით. წარმოქმნილი რკინის ოქსიდები ნელ-ნელა წყდებოდა ოკეანის ფსკერზე და ტოვებდა ქიმიურ ციკლს, სამყარო, როგორც ერთ-ერთი გეოქიმიკოსი ამბობდა, მუდმივად ჟანგდებოდა და მას თავისუფალი ჟანგბადი არ ემატებოდა.

თავისუფალი ჟანგბადის არარსებობის გამო, ორგანიზმები იძულებულნი იყვნენ დარჩნენ ანაერობული. ეს იმას ნიშნავდა, რომ მათში პროდუქტების დამუშავება, მეტაბოლიზმი, ანუ მეტაბოლიზმი ხდებოდა ჟანგბადის მონაწილეობის გარეშე - ნელა და არაეფექტურად. ამან, ბიოლოგების აზრით, შეაფერხა პირველი ორგანიზმების ევოლუცია. სიტუაცია გარკვეულწილად შეიცვალა მხოლოდ იმ მომენტიდან, როდესაც ოკეანეებში გახსნილი რკინა გაჯერებული იყო ჟანგბადით და ამ გაზის კონცენტრაცია ატმოსფეროში, იგივე ფოტოსინთეზის წყალობით, საბოლოოდ დაიწყო თანდათან მატება. ამან შესაძლებელი გახადა პირველი აერობული ორგანიზმების გამოჩენა. ისინი ჯერ კიდევ ერთუჯრედიანები იყვნენ, მაგრამ მათი მეტაბოლიზმი გაცილებით ეფექტური იყო და ამიტომ უფრო სწრაფად მრავლდებოდნენ და უფრო მჭიდროდ ასახლებდნენ ოკეანეებს. ასე გავიდა პირველი 3,5 მილიარდი წელი, რომლის ბოლოსთვის ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობამ, როგორც ითვლება, დაახლოებით ერთ პროცენტს მიაღწია. ამ ეტაპზე ევოლუციამ გადადგა შემდეგი მნიშვნელოვანი ნაბიჯი - გაჩნდა პირველი მრავალუჯრედიანი ორგანიზმები. და შემდეგ, ნახევარი მილიარდი წლის შემდეგ, მოვიდა კამბრიული აფეთქება და ერთბაშად ჩაეყარა საფუძველი თანამედროვე ცხოვრების ყველა რთულ მრავალფეროვნებას.

შეიძლება ითქვას, რომ ბიოლოგიური ევოლუციის ისტორია იყო - გარკვეული გაგებით - ჟანგბადის ისტორია. ასე რომ, კამბრიული „ევოლუციის ნახტომი“ ხომ არ იყო ატმოსფეროში თავისუფალი ჟანგბადის მკვეთრი ზრდის შედეგი?

სწორედ ეს ვარაუდი გააკეთა 1965 წელს ორმა ამერიკელმა ფიზიკოსმა, ბერკნერმა და მარშალმა. ისინი ასე მსჯელობდნენ. კომპლექსურ მრავალუჯრედიან ორგანიზმებს სჭირდებათ დიდი რაოდენობით ჟანგბადი და მისი ორი ფორმით ერთდროულად - პირველ რიგში, სუნთქვისთვის აუცილებელი თავისუფალი ჟანგბადის სახით (ანუ, მეტაბოლიზმისთვის)და კოლაგენის აგება, სხეულის სტრუქტურის ეს უმნიშვნელოვანესი ელემენტი და მეორეც, ოზონის შრის სახით, რომელიც აუცილებელია მზის მავნე ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან დაცვისთვის. ვინაიდან ასეთი ორგანიზმები კამბრიულ ეპოქამდე არ გამოჩენილა, ეს ნიშნავს, რომ მათი გამოჩენა ატმოსფეროში ჟანგბადის საჭირო კონცენტრაციის ნაკლებობით შეფერხდა. ამის საფუძველზე შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ასეთი რაოდენობები პირველად გამოჩნდა კამბრიულ ეპოქაში. ეს უნიკალური მოვლენა - "ჟანგბადის საზღვრის გადაკვეთა", ატმოსფერული ჟანგბადის დონის მკვეთრი მატება ამჟამინდელ 21 პროცენტამდე - იყო, ბერკნერისა და მარშალის აზრით, კამბრიული აფეთქების მთავარი მიზეზი.

თავდაპირველად, ამ "ჟანგბადის ჰიპოთეზას" არ ჰქონდა საკმარისი დადასტურება. მაგრამ ფაქტიურად ბოლო წლებში (1994 - 1996) სიტუაცია მკვეთრად შეიცვალა. ამის მიზეზი ამერიკელი მკვლევარის კნოლის აღმოჩენა გახდა. ნახშირბადის ორი იზოტოპის, C-12 და C-13, თანაფარდობის შესწავლისას პრეკემბრიული და კამბრიული ხანის ქანებში, ნოლმა მიიღო უტყუარი მტკიცებულება, რომ კამბრიული ეპოქის დასაწყისში ეს თანაფარდობა მკვეთრად შეიცვალა - C-12 იზოტოპი " ერთხელ" უფრო ნაკლები გახდა ვიდრე ადრე. და ასეთ „ნახშირბადის ნახტომს“ აუცილებლად უნდა ახლდეს შესაბამისი „ჟანგბადის ნახტომი“, რაც ზუსტად შეესაბამება ბერკნერ-მარშალის ვარაუდს.

კნოლის მუშაობის შემდეგ, კამბრიულ პერიოდში „ჟანგბადის ნახტომის“ არსებობა აღიარებულია მეცნიერთა უმეტესობის მიერ. მაგრამ გაურკვეველი რჩება: რა შეიძლება იყოს C-12-ის გარემოში „დაუბრუნებლობის“ მიზეზი, რამაც გამოიწვია ეს „ჟანგბადის ნახტომი“?

კიდევ ერთი ჰიპოთეზა შემოგვთავაზა ამერიკელმა გეოლოგმა მურმა 1993 წელს. მურის თქმით, C-12-ის დაცემის მიზეზი იყო მკვეთრი ტექტონიკური ძვრები, როგორიცაა კონტინენტების მოძრაობა, რომელიც მოხდა კამბრიული ეპოქის წინა დღეს. მური ამბობს, რომ ასეთმა ცვლილებებმა შეიძლება გამოიწვიოს ოკეანეების დაქუცმაცება უფრო პატარა და უფრო მეტად დახურულ წყლის ობიექტებად - ზღვებსა და ტბებად და ამან უნდა შეამციროს წყლის მიმოქცევის ინტენსივობა. შედეგად წყალმცენარეების ორგანული ნაშთები მათ ნახშირბადთან ერთად ზღვის ფსკერზე რჩებოდა და არ ამოდიოდა ზედაპირზე, სადაც მათი დაშლა შეიძლებოდა ბაქტერიებით. ამრიგად, ნახშირბადი გამოიყოფა მიმოქცევიდან, რაც საშუალებას აძლევდა წყალმცენარეების მიერ სინთეზირებულ ჟანგბადს სწრაფად დაგროვდეს ატმოსფეროში.

მურის "ტექტონიკურ ჰიპოთეზას" ასევე თავდაპირველად არ ჰქონდა რეალური დადასტურება. მაგრამ სამი წლის შემდეგ მან მიიღო სრულიად მოულოდნელი, შეიძლება ითქვას - სენსაციური განვითარება. გასული წლის შუა რიცხვებში, სამეცნიერო, შემდეგ კი მასობრივი პრესა, მოულოდნელად გაივსო სათაურებით, როგორიცაა: „დედამიწის სალტო ხსნის კამბრიული აფეთქების საიდუმლოებას!“ ყველაზე გასაკვირი ის არის, რომ ყბადაღებული „სომერსოლტი“ ( ან "სოლტო", როგორც მას ასევე ეძახდნენ) არ იყო რაიმე სახის ჟურნალისტური გაზვიადება. როგორც ტექსტებიდან ირკვევა, ეს იყო ძალიან სერიოზული (თუმცა რადიკალური) სამეცნიერო ჰიპოთეზა, რომელიც ხსნიდა კამბრიის საიდუმლოს ზუსტად იმ „ტექტონიკური ძვრებით“, რომლებზეც ჩვენ ახლა ვისაუბრეთ, მხოლოდ ბევრად უფრო დიდი მასშტაბით - რაღაც ერთჯერადი ცვლა. მთელი დედამიწის ქერქი. ჭეშმარიტად "ჩავარდნა"!

მისმა ნამუშევრებმა შესაძლებელი გახადა გეოლოგიური ცვლილებების მკაფიო სურათის აგება, რომელიც მოხდა დედამიწაზე კამბრიული ეპოქის დასაწყისში - 550 - 500 მილიონი წლის წინ. ეს სურათი საკმაოდ მოულოდნელი და მართლაც სენსაციური აღმოჩნდა. ასე, კირშვინკის აზრით, მაშინ გეოლოგიური მოვლენები.

კამბრიის ეპოქის დაწყებამდე ცოტა ხნით ადრე დასრულდა უძველესი სუპერკონტინენტის განხეთქილება, რომელიც შედგებოდა თანამედროვე კონტინენტების უმეტესი ნაწილისაგან (პალეოგეოლოგებმა ამ სუპერკონტინენტს დაარქვეს სახელი როდინია). ამის შემდეგ თითქმის მაშინვე, განცალკევებულმა მატერიკულმა მასებმა დაიწყეს გადაჯგუფება, გაერთიანდნენ ახალ სუპერკონტინენტად - გონდვანაში. გონდვანას ფორმირების ბოლო ეტაპებზე, წარმოიშვა მკვეთრი დისბალანსი კონტინენტური მასების განაწილებაში. დედამიწის ღერძი. მიწიერმა „ტოპმა“ სტაბილურობა დაკარგა. მბრუნავი სხეული ყველაზე სტაბილურია, როდესაც მასები, რომლებიც მას ქმნიან, კონცენტრირებულია ეკვატორზე (რაც მას აძლევს ინერციის მაქსიმალურ მომენტს) ან გადანაწილებულია მასთან შედარებით მეტ-ნაკლებად თანაბრად, ხოლო გონდვანა მდებარეობდა პოლუსთან ძალიან ახლოს.

დედამიწის სტაბილურობის აღდგენა მოითხოვდა კონტინენტური მასების სწრაფ გადანაწილებას. მაშასადამე, პლანეტის მთელმა მყარმა გარსმა დაიწყო სრიალება მანტიის მთლიანობაში, სანამ არ გადაინაცვლა ბრუნვის ღერძთან შედარებით ოთხმოცდაათი გრადუსით. როგორც კირშვინკის მონაცემებიდან ჩანს, ავსტრალიისა და ამერიკის კონტინენტური ფილები, რომლებიც ადრე პოლუსების რეგიონში იყვნენ, ეს შემობრუნება და ეკვატორისკენ გადაადგილდნენ დაახლოებით თხუთმეტი მილიონი წლის განმავლობაში - უმნიშვნელო გეოლოგიური მასშტაბების პერიოდი (სამი ათი ათასი. ზოგადი ასაკიᲓედამიწა). ეს იყო მთელი პლანეტის ნამდვილი "სოლტო". მისი შედეგი იყო ის, რომ მისი ბრუნვის ღერძი სივრცეში ყოფილ მიმართულებას ინარჩუნებდა, ახლა მყარ გარსთან შედარებით 90 გრადუსით ბრუნავს. დედამიწის მწვერვალის ბრუნვა კვლავ სტაბილური გახდა.

ამერიკისა და ავსტრალიის ქანებში შეგროვებული კირშვინკის პალეომაგნიტური მონაცემების მიხედვით, ორივე კონტინენტური ფირფიტა (რომელიც მოიცავს დედამიწის ქერქის თითქმის ორ მესამედს) მოძრაობდა დედამიწის ღერძთან მიმართებაში თითქმის ერთდროულად, 534-დან 518 მილიონი წლის წინ. ასეთი გრანდიოზული გეოლოგიური მოვლენები ძალზე იშვიათია. ნებისმიერ შემთხვევაში, გასული ორასი მილიონი წლის განმავლობაში, პერმის ეპოქის დასრულებიდან, ისინი, რა თქმა უნდა, არც ერთხელ არ მომხდარა. თუმცა კირშვინკი არ გამორიცხავს, ​​რომ მის მიერ აღწერილი გეოლოგიური კატაკლიზმის მსგავსი რამ შეიძლება განმეორდეს კამბრიულ და პერმის ეპოქებს შორის ინტერვალში.

როგორც არაჩვეულებრივია კირშვინკის სურათი, ის ძალიან მყარად არის დასაბუთებული ავტორის მონაცემებით და გარდა ამისა, მან მაშინვე მიიღო არაერთი დამოუკიდებელი დადასტურება, რის გამოც გეოლოგებმა მთლიანად გამოთქვეს მისი მიღების მზადყოფნა. მაგრამ ეს სურათი ასევე დაინტერესდა ბიოლოგებით. როგორც თავიდანვე აღვნიშნეთ, ავტორების აზრით, სწორედ პლანეტის ეს „სოლტო“ შეიძლება იყოს კამბრიული ბიოლოგიური აფეთქების მთავარი მიზეზი. „კონტინენტების სწრაფმა მოძრაობამ, - ამბობს რიპერდანი, კირშვინკის ერთ-ერთი თანაავტორი, - არ შეიძლებოდა არ გამოეწვია ზოგიერთის დახურვა და სხვა წყლის აუზების ფორმირება - ეს იყო იმ დროისთვის სიცოცხლის ერთადერთი სფერო. მაშინდელი ოკეანის დინების ცვლილება, კლიმატის მკვეთრი ცვლილებები და სხვა თანაბრად კატასტროფული მოვლენები. ყველა ეს კატასტროფა უნდა მისცეს ბიძგი შეცვლილ პირობებთან ადაპტირებული ცხოვრების ახალი ფორმების აღზევებას. მაგრამ სწორედ ახალი ფორმების ასეთი სწრაფი გაჩენა იყო დამახასიათებელი "კემბრიული აფეთქებისთვის".

თავად კირშვინკის თქმით, სწრაფი ცვლილებაკონტინენტების სრიალით გამოწვეული ოკეანის რაიონები უნდა გამოეწვია ოკეანის დინების საკმაოდ ხშირი და მკვეთრი ცვლილებები. ”თითოეული ასეთი ცვლილება გლობალური იყო,” - ამბობს ის. - მან გაანადგურა არსებული რეგიონალური ეკოსისტემები უფრო მცირე ფართობებად. ამ პატარა რაიონებში სიცოცხლის ახალი ფორმები უფრო მეტად გადარჩებოდა, ვიდრე დიდ რეგიონებში. ჩვენი მონაცემები ვარაუდობს, რომ ასეთი მიმდინარე ცვლილებები მაშინ ხდებოდა თითქმის ყოველ მილიონ წელიწადში ერთხელ. მილიონ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, ევოლუციამ მოახერხა ბოლო ციკლის გადარჩენილების საუკეთესო შერჩევა და ახალი რეგიონალური სისტემების შექმნა. მაგრამ შემდეგ ეს პროცესი კვლავ დაიწყო და ასე ერთნახევარიდან ორ ათეულჯერ მთელი კატაკლიზმის განმავლობაში. ეს არის საუკეთესო პირობები დიდი ბიოლოგიური მრავალფეროვნების გაჩენისთვის, მით უმეტეს, რომ ეს ყველაფერი მოხდა იმ გენების გამოჩენიდან მალევე, რომლებიც აკონტროლებენ მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმების ემბრიონის განვითარების ძირითად ეტაპებს.

მოდით შევხედოთ ბოლო წინადადებას. ერთი შეხედვით - გაუთვითცნობიერებელი ადამიანის შეხედულება - საკმაოდ იდუმალი ჟღერს: რა არის ეს "გენები, რომლებიც აკონტროლებენ ემბრიონის განვითარების ძირითად ეტაპებს" და რა კავშირი აქვთ მათ კამბრიულ აფეთქებასთან? თუმცა, იყვნენ ადამიანები, რომლებმაც გაიგეს ამ ფრაზაში დიდი ხნის ნანატრი აღიარება იმ რადიკალური ბიოლოგიური იდეებისა, რომლებიც მათ წამოაყენეს ბოლო ორი წლის განმავლობაში, იმ იმედით, რომ მათ მიიპყრო სამეცნიერო სამყაროს ყურადღება. და არა მხოლოდ აღიარება, არამედ სრულიად გამჭვირვალე მინიშნება ამ იდეების გაერთიანების შესაძლებლობის შესახებ "პლანეტარული სალტოს" თანაბრად რადიკალურ გეოლოგიურ იდეებთან ახლის ფარგლებში. ფიზიკური და ბიოლოგიურიკამბრიული აფეთქების თეორია.

კამბრიული გამოცანის ამ ბიოლოგიური ახსნა-განმარტების ისტორიას მივუძღვნით ჩვენი ესეს ბოლო ნაწილს.

პირველი „წმინდა ბიოლოგიური“ ჰიპოთეზა, რომელიც წამოაყენეს კამბრიული აფეთქების ასახსნელად, იყო „მოსკის ჰიპოთეზა“, ჩამოყალიბებული 1973 წელს ამერიკელმა სტივენ სტენლის მიერ. სტენლი ეკოლოგიაში კარგად ცნობილი "გათხელების პრინციპიდან" წამოვიდა. დაფიქსირდა, რომ მტაცებელი თევზის შეყვანა ხელოვნურ აუზში იწვევს ზოოპლანქტონის მრავალფეროვნების სწრაფ ზრდას ამ აუზში. და პირიქით, საკმარისია ზღვის ზღარბები, რომლებიც მათ იკვებებიან, ამოიღოთ სხვადასხვა წყალმცენარეების დაგროვებისგან, რადგან ეს მრავალფეროვნება იწყებს კლებას. ანუ ეკოლოგიური ნიშის „გათხელება“. "მკელი-მტაცებელი"მისი მაცხოვრებლებით კვება აუცილებელია მისი ბიოლოგიური მრავალფეროვნების შესანარჩუნებლად ან გაფართოებისთვის.

ერთი შეხედვით, ეს საპირისპირო ჩანს. როგორც ჩანს, ასეთი „მომკი“, რომელიც ანადგურებს ნიშის პოპულაციას, შეამცირებს მასში მობინადრე სახეობების რაოდენობას და ზოგიერთი, ყველაზე პატარა, გააუქმებს კიდეც მას. მაგრამ, როგორც ვხედავთ, რეალობა უარყოფს ამ ინტუიციურ მსჯელობას. და ამიტომ. ეგრეთ წოდებული პირველადი მწარმოებლებით დასახლებულ ნებისმიერ ნიშში (ანუ ორგანიზმები, რომლებიც იღებენ საკვებს უშუალოდ ფოტოსინთეზიდან და არა სხვების ჭამით), ერთი ან მეტი სახეობა გარდაუვლად ხდება "მონოპოლისტი" - ისინი იპყრობენ მთელ საცხოვრებელ ადგილს და საკვებ ნივთიერებებს. ნიშა და სხვა სახეობების განვითარების საშუალებას არ აძლევს. ამ პირობებში გაჩენილი „მოსკილი“ დიდი ალბათობით იკვებება ამ დომინანტური სახეობებით (თუ მხოლოდ იმიტომ, რომ მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ საკვების უდიდესი რაოდენობა) და, შესაბამისად, პირველ რიგში შეამცირებს მათ ბიომასას. მაგრამ ამის წყალობით ის გაასუფთავებს საცხოვრებელი ფართის ნაწილს და ამით ადგილს ახალ სახეობებს გაუხსნის. და ეს გამოიწვევს მთელი ნიშის ბიოლოგიური მრავალფეროვნების ზრდას. იგივე პრინციპი, როგორც ზემოთ მოყვანილი მაგალითებიდან ჩანს, ვრცელდება სხვაზეც ეკოლოგიური სისტემები. სტენლიმ, თავის მხრივ, გამოიყენა „გათხელების პრინციპი“ კამბრიული აფეთქების საიდუმლოს ასახსნელად.

ადვილი მისახვედრია, რომ ეს აფეთქება იდეალურად ჯდება ამ სქემაში. კემბრიამდელ ეპოქაში დედამიწის ოკეანეები თითქმის ექსკლუზიურად იყო დასახლებული უჯრედული ბაქტერიებიდა რამდენიმე სახეობის წყალმცენარეები. მილიარდობით წლის განმავლობაში არავინ „გათხელდა“ და ამიტომ მათ არ ჰქონდათ სწრაფი ევოლუციის შესაძლებლობა. ასეთ გარემოში მოულოდნელად რომელიმე ერთუჯრედიანი ბალახისმჭამელი „მტაცებელი“ რომ გამოჩნდეს, ეს აუცილებლად - „გათხელების პრინციპით“ - გამოიწვევდა ახალი სახეობების სწრაფ გაჩენას. ამას, თავის მხრივ, უნდა გამოეწვია ახალი, უფრო სპეციალიზებული „მკის“ გაჩენა, გზა გაეხსნა შემდეგი ახალი სახეობებისთვის, რათა ბიოლოგიური ფორმების მრავალფეროვნება თოვლის ბურთივით იზრდებოდა - და ეს არის სიტუაცია კამბრიული აფეთქება.

ამრიგად, სტენლის აზრით, კამბრიული აფეთქების „გამომწვევი“ იყო გარკვეული „მტაცებლის“ შემთხვევით გამოჩენა კემბრიამდელი ეპოქის უმარტივესი ერთუჯრედიანი ორგანიზმების გარემოში. და ის, რომ ამ აფეთქებას მკვეთრი ნახტომის ხასიათი ჰქონდა, რაიმე განსაკუთრებულ საიდუმლოებას არ წარმოადგენს. ზუსტად იგივე ხასიათს ატარებს მრავალი ბიოლოგიური სისტემის განვითარება საკმარისად თავისუფალი საცხოვრებელი სივრცისა და საკმარისად უხვი საკვების არსებობის პირობებში. თუ, მაგალითად, ბაქტერიების მცირე კოლონია დარგეს მკვებავ გარემოზე ლაბორატორიულ პეტრის ჭურჭელში, ის გამრავლდება იგივე „ზვავის“ კანონის მიხედვით და ეს სპაზმური გამრავლება შეწყდება მხოლოდ მაშინ, როცა ყველა არსებული სივრცე შეივსება და ნუტრიენტები შეივსება. დაქანცული. კამბრიის ოკეანეები იყო ასეთი ბუნებრივი "პეტრის კერძი" ახალი ბიოლოგიური სახეობებისთვის. როდესაც ისინი ავსებდნენ ამ ოკეანეებს, ნახტომის პირობები გაქრა და აღარ განმეორდა, რაც სტენლის თქმით, კამბრიული აფეთქების უნიკალურობას ხსნის.

კამბრიული აფეთქების სრულიად განსხვავებული ბიოლოგიური ახსნა შემოთავაზებული იქნა 1994-1997 წლებში. ამერიკელი ბიოლოგებივალენტინი, ერვინი და იაბლონსკი. მათი აზრით, ეს აფეთქება მოხდა იმის გამო, რომ ზოგიერთ პრიმიტიულ პრე-კემბრიულ ორგანიზმს, შემთხვევითი გენეტიკური ცვლილებების შედეგად, შეეძლო მკვეთრად გაეფართოებინა სხეულის შესაძლო სტრუქტურების დიაპაზონი. მართლაც, კამბრიული ევოლუციური ნახტომის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი იყო მრავალი ბიოლოგიური ფორმის ასეთი მოულოდნელი გამოჩენა სხეულის სრულიად ახალი მახასიათებლებით. ზოგიერთ ამ ახალ ორგანიზმს აქვს განსხვავებული თავი და კუდი, ზოგს აქვს განსხვავებული სეგმენტები და მუცელი, ზოგს კიდურები აქვს, ზოგს ჭურვი აქვს, ზოგს ანტენებიან ლაყუჩები - და ა.შ. საერთო ჯამში, მკვლევარები ითვლიან 37 ახალ სხეულებრივ გეგმას, რომლებიც წარმოიშვა - და უფრო მეტიც, თითქმის ერთდროულად - ძალადობრივი ევოლუციური აქტივობის ეპოქაში. და თანამედროვე ორგანიზმების სხეულის არქიტექტურის ყველა ძირითადი პრინციპი სწორედ მაშინ წარმოიშვა.

რა შუაშია აქ გენები? ამ "არქიტექტურული ნახტომის" ახალი ჰიპოთეზის ავტორების გენებთან კავშირის იდეა გამოწვეული იყო ეგრეთ წოდებული განვითარების ბიოლოგიის უახლესი მიღწევებით. ადრე უკვე ცნობილი იყო, რომ ნებისმიერი მრავალუჯრედიანი ორგანიზმის ემბრიონული განვითარების პროცესში მისი უჯრედები სპეციალიზაციას განიცდიან - ზოგისგან, მაგალითად, ფეხებს იღებენ, სხვებისგან, ვთქვათ, კუნთებს, ღრძილებს ან თვალებს. ასევე ცნობილი იყო, რომ უჯრედების სპეციალიზაციის ბრძანებები მოცემულია გარკვეული გენების მიერ. მაგრამ ბოლო წლებში დადგინდა, რომ იმისთვის, რომ განვითარება გარკვეული გეგმის მიხედვით წარიმართოს - მაგალითად, თვალი არ იზრდება იქ, სადაც ფეხი უნდა იყოს - აუცილებელია, რომ ეს გენები "ჩართეს" გარკვეული თანმიმდევრობა, ერთმანეთის მიყოლებით, საჭირო დროს და სპეციალური, ე.წ მარეგულირებელი გენები აკონტროლებენ ასეთ სისტემატურ ჩართვას. მათ ჯიშებს შორის ყველაზე შესწავლილი გენებია „ ჰოქსი“. ისინი პირველად დროზოფილას შესწავლისას აღმოაჩინეს.

გაირკვა, რომ ამ ჯგუფის გენები არეგულირებს ყველაზე ძირითადი და ყველაზე დაყრის პროცესს ზოგადი პრინციპებისხეულის სხეულის სტრუქტურა. ამ ჯგუფის რვა გენი, რომლებიც იმყოფება დროზოფილაში, განლაგებულია ერთ-ერთ ქრომოსომაში ერთმანეთის მიყოლებით, თანმიმდევრულად. ისინი მუშაობენ იმავე თანმიმდევრულად: პირველი გენი იძლევა ბრძანებას თავის აგების შესახებ, მეორე ბრძანებს სხეულის შემდეგი სეგმენტის აგებას მისი ღერძის გასწვრივ და ასე შემდეგ, კუდამდე. როდესაც მკვლევარებმა ხელოვნურად შეცვალეს ამ გენების თანმიმდევრობა, მათ მიიღეს ბუზები, რომლებსაც, მაგალითად, თავებიდან ფეხები ჰქონდათ ამოსული.

ჯგუფის გენები ჰოქსიბაყაყებშიც სწავლობდა. ამ კვლევამ აჩვენა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ბაყაყები და ხილის ბაყაყები განლაგებულია ევოლუციური ხის ორ განსხვავებულ ტოტზე (ეს ტოტები განსხვავდება ემბრიონის პირის ღრუს ფორმირებით), მათი ექვსი გენი ჰოქსისაოცრად მსგავსი. მაგალითად, ერთ-ერთი მათგანი დროზოფილაში თავისი ანალოგისგან ბაყაყში მხოლოდ „ნიშნით“ განსხვავდება: დროზოფილაში ის არეგულირებს მუცლის გარეგნობას, ბაყაყში კი ზურგს. თუ დროზოფილიდან ბაყაყზე გადანერგავთ, მაშინ განვითარების მსვლელობა საერთოდ არ დაირღვევა, მხოლოდ ბაყაყს ზურგი და მუცელი უცვლის ადგილს. როგორც ჩანს, ეს განსხვავება მუტაციის შედეგად წარმოიშვა. დათვლით რამდენი ასეთი მუტაციური განსხვავება დაგროვდა მსგავს გენებში ჰოქსიბუზებისა და ბაყაყების ცალკეული არსებობის დროს და იცოდნენ მუტაციების საშუალო რაოდენობა, რომლებიც ყოველ ას წელიწადში ერთხელ ხდება, მკვლევარებმა დაადგინეს, რამდენი ხნის წინ ცხოვრობდა ბაყაყებისა და ბუზების საერთო წინაპარი. ეს დრო საგანგაშოდ ახლოს აღმოჩნდა კამბრიული აფეთქების დროს - დაახლოებით 565 მილიონი წელი.

როგორც უკვე ვთქვით, დროზოფილას მხოლოდ რვა ჰყავს ჰოქსიგენები, მაგალითად, ძუძუმწოვრებში არის 38. მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ყველა ეს 38 გენი რვა პირველადი გენის მხოლოდ ოდნავ შეცვლილი დუბლიკატია. რაც შეეხება თავად ამ რვა პირველად გენს, ისინი ყველაში ძალიან ჰგვანან თანამედროვე ტიპებიორგანიზმები დაწყებული ძუძუმწოვრებიდან მწერებამდე. როგორც ბაყაყისა და დროზოფილას შემთხვევაში, ამ მსგავსებამ შესაძლებელი გახადა ზუსტად გამოვთვალოთ, როდის არის ეს რვა საწყისი ჰოქსიგენები, რომლებიც განსაზღვრავდნენ (და მაინც განსაზღვრავენ) ყველა თანამედროვე ორგანიზმის სხეულის სტრუქტურის ყველაზე ზოგად პრინციპებს (სპეციფიკური განსხვავებები ამ სტრუქტურასა და მათი სხეულის ფორმაში - ვთქვათ, მერილინ მონროსა და ფრენა-დროსოფილა- წარმოიქმნება სხვა ჯგუფების მარეგულირებელ გენებში განსხვავებულობით, რომლებიც გამოჩნდნენ მოგვიანებით, შემდგომი ევოლუციის დროს).

ამ გამოთვლებმა გამოიწვია იგივე შედეგები, რაც ამ გენების შედარებამ ბაყაყებსა და ბუზებში. აღმოჩნდა, რომ ჯგუფის პირველადი გენები ჰოქსი, რომლებიც მსგავსია ყველა თანამედროვე ორგანიზმში, თარიღდება ამ ორგანიზმების საერთო წინაპრებით, რომლებიც წარმოიშვნენ დაახლოებით 565 მილიონი წლის წინ, ანუ იმ ეპოქაში, რომელიც უშუალოდ კამბრიული ევოლუციური აფეთქების წინ იყო. როგორც უკვე ვიცით, სხეულის ის გეგმები, რომლებიც დღემდე შემორჩა თანამედროვე ორგანიზმების სხეულის არქიტექტურის ყველაზე ზოგადი პრინციპების სახით, წარმოიშვა კამბრიულ ეპოქაში. ახლა კი ჩვენ ვხედავთ, რომ მარეგულირებელი გენები პასუხისმგებელნი არიან ასეთზე გენერალური გეგმებიცოტა ხნის წინ გამოჩნდა. სრულიად ბუნებრივია ვივარაუდოთ, რომ ეს არის გენების პირველი სრული ჯგუფის გამოჩენა ჰოქსი(რვა ძირითადი გენისაგან შემდგარი) მოქმედებდა როგორც გამომწვევი ფორმების უნიკალური აფეთქება, რომელსაც ჩვენ კამბრიულ აფეთქებას ვუწოდებთ.

თავდაპირველად, ვალენტინი და მისი თანაავტორები ამტკიცებდნენ, რომ ისტორია ასე განვითარდა: ამ დროისთვის არსებობდა მხოლოდ უმარტივესი ორგანიზმები, რომლებშიც მთელი ჯგუფი. ჰოქსიდაქანცული ერთადერთიგენომამდე, კამბრიულ ეპოქაში გაჩნდა პირველი მრავალუჯრედიანი ორგანიზმები, რომლებშიც ამ გენების რიცხვი თანდათან გაიზარდა ხუთამდე ან ექვსამდე (ბრტყელ ჭიებში), ხოლო კამბრიულ ეპოქაში ეს რიცხვი მკვეთრად გაიზარდა რვამდე და ეს საკმარისი იყო მრავალფეროვანი ფორმების გაჩენა.

მათი თეორიის გვიანდელი ვერსია ბევრად უფრო რთული გამოიყურება. ახლა მათ მიაჩნიათ, რომ მარეგულირებელი გენების მთელი საჭირო ნაკრების გამოჩენა უკვე პრეკამბრიულ ეპოქაში, 565 მილიონი წლის წინ მოხდა. მაგრამ ამ მოვლენის მთელი ბიოლოგიური ფუნდამენტურობის მიუხედავად, ეს იყო მხოლოდ აუცილებელი, მაგრამ არა საკმარისი პირობა კამბრიული აფეთქებისთვის. სავსებით შესაძლებელია, რომ ერთ-ერთი ასეთი გენითაც კი, მის პირველ მფლობელს, რომელიმე ბრტყელ ჭიას თვალი არ ჰქონოდა, არამედ მხოლოდ „თვალის პოტენცია“ - ერთგვარი სინათლისადმი მგრძნობიარე ლაქა თავზე.

ორგანიზმები არ არის მექანიკური სათამაშოები, რომლებსაც უბრალოდ უნდა უბიძგოთ ავტომატური პასუხის მისაღებად, არამედ დასჭირდათ სხვადასხვა პირობების რთული კომბინაცია, რომ შესაძლებლობა რეალობად იქცეს და ევოლუციაში ნახტომი მომხდარიყო, როგორც კამბრიული აფეთქება.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რაღაც დამატებითი უნდა მომხდარიყო კამბრიულ ეპოქაში, რომელმაც შეასრულა ამ გენების მოქმედებაში მოქცევის „გამომწვევის“ როლი, ანუ იმდროინდელი ასე დამახასიათებელი სხვადასხვა ფორმისა და ტიპების შექმნა. . ვალენტინი და მისი კოლეგები არ აკონკრეტებენ რა შეიძლება იყოს ასეთი "დამატებითი გამომწვევი". ისინი მხოლოდ წერენ, რომ „ვარაუდები მერყეობს ატმოსფერული ჟანგბადის მკვეთრი მატებიდან გარკვეულზე მეტი კრიტიკული დონეეკოლოგიურ „იარაღების რბოლას“, რომელშიც მტაცებლებისა და მტაცებლების ევოლუციურმა ურთიერთქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს ახალი სახეობების მთელი რიგი“.

ამ სიტყვებით ადვილია ბერკნერ-მარშალის „ჟანგბადის ჰიპოთეზის“ და სტენლის „მტაცებლის-მკის ჰიპოთეზის“ ალუზიების ამოცნობა. მეორეს მხრივ, კირშვინკი, „დედამიწის სალტოს ჰიპოთეზის“ შემქმნელი, თვლის, რომ მისი ახსნა კამბრიული აფეთქების ერთდროული ცურვით. ხმელეთის კონტინენტებიასევე შეიძლება გაერთიანდეს ვალენტინის, იაბლონსკის და ერვინის მიერ შემოთავაზებულ „მარეგულირებელი გენების ნახტომის“ თეორიასთან. ამრიგად, შეჯამებით, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ კამბრიული აფეთქების უახლესი თეორიები აერთიანებს რამდენიმე სხვადასხვა ჰიპოთეზას და ამით ხსნის ამ უნიკალურ და იდუმალი ფენომენიარა ერთი მიზეზით, არამედ რამდენიმეს ურთიერთქმედებით სხვადასხვა ფაქტორები, როგორც ფიზიკური და ქიმიური,ასევე ბიოლოგიური.

ამაზე შეგვიძლია ხაზი გავუსვათ კამბრიული აფეთქების საიდუმლოებებისა და მათი ახსნის მცდელობებს. მაგრამ ამ საიდუმლოებების ჩვენს ჩამონათვალში არის კიდევ ერთი გადაუჭრელი პრობლემა.

როგორც უკვე ვთქვით, კამბრიული ევოლუციური ნახტომი ფუნდამენტურ სირთულეს წარმოადგენს დარვინის „მართლმადიდებლური“ თეორიისთვის, რომელშიც ევოლუცია აუცილებლად „გლუვ“ და „განგრძობად“ ითვლება. ამ სირთულის თავიდან ასაცილებლად, ზოგიერთი ბიოლოგი საერთოდ უარყოფს კამბრიული აფეთქების რეალობას, ზოგი კი საკმაოდ რადიკალურ ცვლილებებს გვთავაზობს „მართლმადიდებლურ დარვინიზმს“. ბოლო წლებში თითოეულმა მხარემ ახალი არგუმენტები წამოაყენა თავის სასარგებლოდ და ამან მკვეთრად გაამწვავა დავა დარვინიზმის საფუძვლებზე. ეს დაპირისპირება, რა თქმა უნდა, ცალკე ამბავს იმსახურებს.

"ცოდნა ნაცხია"

კამბრიულის დანალექ ქანებში (პალეოზოური ეპოქის პირველი პერიოდი), დაწყებული ყველაზე დაბალი ჰორიზონტებიდან, მოულოდნელად ჩნდება ნამარხი ნაშთების უზარმაზარი მრავალფეროვნება და სიმრავლე. კამბრიული პერიოდის ბოლოს ჩნდება მრავალუჯრედიანი ცხოველების თითქმის ყველა ცნობილი სახეობა. მორფოგენეზის ეს აფეთქება პროტეროზოიკის და პალეოზოური პერიოდის საზღვარზე არის ერთ-ერთი ყველაზე იდუმალი მოვლენა დედამიწაზე ცხოვრების ისტორიაში. ამის გამო, კამბრიული პერიოდის დასაწყისი ისეთი მნიშვნელოვანი ეტაპია, რომ ხშირად მთელი წინა დრო გეოლოგიური ისტორია, ანუ მთელ კრიპტოზოურს ეწოდება "პრეკამბრიული".

მიუხედავად იმისა, რომ მეტაზოების მრავალი სახეობა უკვე განვითარებულია გვიან პროტეროზოურში, ამ ჯგუფების წარმომადგენლების დაკრძალვები გვიან პროტეროზოურ საბადოებში იშვიათია, რაც აიხსნება პრეკამბრიული ცხოველების უმეტესობაში მყარი ჩონჩხის არარსებობით. ადრეულ კამბრიულში ასეთი ჩონჩხი ყველაზე მეტად ჩნდებოდა სხვადასხვა ჯგუფებიცხოველები. ამავდროულად, ჩონჩხის ქსოვილები და ჩონჩხის ანატომია სრულიად განსხვავებული იყო სხვადასხვა ჯგუფში: ფეხსახსრიანების მოქნილი შეკრული ქიტინური ჭურვიდან მოლუსკებისა და ბრაქიოპოდების მონოლითურ კირქოვან ჭურვებამდე.

1980-იანი წლების დასაწყისში აღმოაჩინეს გასაოცარი ნამარხი ფაუნა, მათ შორის ცხოველთა მრავალფეროვნება, ორივე დაჯილდოებული ჩონჩხით და „რბილი სხეულით“. შუა კამბრიულ ბურგესის შაილში ბრიტანეთის კოლუმბიაᲙანადაში. ეს ფაუნა მოიცავს დაახლოებით 120 გვარს, მათ შორის სპონგების წარმომადგენლებს, კოელენტერატებს, ანელიდები- პოლიქაეტები, მოლუსკები, ფეხსახსრიანები, ექინოდერმები, ჰემი-ქორდოტები, აკორდები, ბრაქიოპოდები და სხვა ჯგუფები, მათ შორის უცნობი ტაქსონომიური კუთვნილების იდუმალი ორგანიზმები. მათ შორის გამოირჩევიან დიდი ანომალოკანის მტაცებლები, რომელთა სიგრძე 2 მეტრს აღწევენ და გააჩნიათ უცნაური გარეგნობა: წაგრძელებული დახვეწილი სხეული, დიდი ყუნწიანი თვალები, წყვილი შეკრული პერიორალური დანამატები, რომლებიც, სავარაუდოდ, ნადირის დაჭერას ემსახურებოდა; მრავალი მოძრავი ფირფიტის ყბის აპარატი, პარკუჭის ფარფლი, დაყოფილია რამდენიმე თანმიმდევრულ წილებს.

პრეკემბრიული და პოსტ-კემბრიული ევოლუციის მსვლელობისას მრავალი უმნიშვნელოვანესი მოვლენა აიხსნება 60-იან წლებში წამოყენებული ჰიპოთეზით. ლ.ბერკნერი და ლ.მარშალი, რომელიც ეფუძნება უძველესი ორგანიზმების ჰაბიტატში პირობების რეგულარულ ცვლილებას. ეს ჰიპოთეზა დედამიწაზე სიცოცხლის განვითარებას აკავშირებს დედამიწის ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობის ცვლილებასთან.

AT თანამედროვე ატმოსფეროდედამიწა შეიცავს დაახლოებით 21% ჟანგბადს.

თუმცა, ამ ელემენტით მდიდარი ჟანგბადის ატმოსფერო, მზის სისტემის ყველა პლანეტას შორის, უნიკალურია დედამიწისთვის. ეს შემთხვევითი არ არის: ჟანგბადის მაღალი ქიმიური აქტივობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ პლანეტარული პირობებში ჟანგბადი თავისუფალ მდგომარეობაში დიდხანს ვერ იარსებებს: სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციებში მონაწილეობით, აღმოჩნდება ოქსიდების სახით შეკრული და. სხვა ნაერთები. ატმოსფეროში ჟანგბადის სიმრავლე თანამედროვე დედამიწა- მწვანე მცენარეების მიერ 3 მილიარდი წლის განმავლობაში ჩატარებული ფოტოსინთეზის შედეგი. ფოტოსინთეზის პროცესში ორგანული ნივთიერებები (პირველადი ბიოწარმოება) სინთეზირდება ნახშირორჟანგიდან და წყალი მზის ენერგიის გამოყენებით და გამოიყოფა თავისუფალი ჟანგბადი.

დედამიწის პირველადი ატმოსფეროში თავისუფალი ჟანგბადის რაოდენობა არ შეიძლება აღემატებოდეს მისი დღევანდელი შემცველობის 0,001-ს. ეს მცირე რაოდენობა გამოიყოფა ულტრაიისფერი სხივების მიერ წყლის ფოტოდისოციაციის შედეგად; ჟანგბადი სწრაფად შევიდა სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციაში და კვლავ აღმოჩნდა ქიმიურად შეკრულ მდგომარეობაში.

სიცოცხლის პროცესებში საჭირო ენერგიის გასათავისუფლებლად თავდაპირველად გამოიყენებოდა ანაერობული დისიმილაცია (ფერმენტაცია):

C6H12O6 → 2CH3CH2CH + 2CO2 + 210 კჯ/მოლი

უჟანგბადო ატმოსფეროში სიცოცხლის გავრცელება გაცილებით შეზღუდული იყო, ვიდრე დღეს არის. თანამედროვე ატმოსფეროში მძიმე ულტრაიისფერი გამოსხივება შეიწოვება ოზონის ეკრანით - ოზონის ფენა (O3), რომელიც წარმოიქმნება ჟანგბადიდან (O2) დაახლოებით 50 კმ სიმაღლეზე მზის გამოსხივების გავლენის ქვეშ და განაწილებულია ძირითადად 15-ზე. 60 კმ-დან დედამიწის ზედაპირი. ადრეული პროტეროზოიკის უჟანგბადო ატმოსფეროში არ არსებობდა ოზონის ეკრანი და სიცოცხლე შეიძლებოდა განვითარებულიყო მხოლოდ წყლის ფენის ქვეშ დაახლოებით 10 მ სისქის. წყლის ზედაპირული ფენები, რომლებიც იღებდნენ მზის გამოსხივების ენერგიის უდიდეს რაოდენობას, მიუწვდომელი იყო. ორგანიზმებს. ბუნებრივია, კონტინენტებიც სრულიად უსიცოცხლო იყო.

ფოტოსინთეზის მოსვლასთან ერთად ატმოსფეროში ჟანგბადის გამოყოფა დაიწყო.

C6H12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 2880 კჯ/მოლი

– დუღილის დროს გამოთავისუფლებულ 210 კჯ/მოლთან შედარებით. ეს იყო მნიშვნელოვანი გარდამტეხი მომენტი ცხოვრების განვითარებაში.

თანამედროვე ორგანიზმებს შორის, ეგრეთ წოდებული ფაკულტატური აერობები, რომლებიც არის მრავალი ბაქტერია და ზოგიერთი საფუარი სოკო, როდესაც ჟანგბადის შემცველობა მცირდება პასტერის წერტილიდან ქვემოთ, გამოიყენება დუღილი, როდესაც მისი შემცველობა ამ წერტილზე მაღლა დგება, სუნთქვა (პასტერის ეფექტი).

უძველესი ორგანიზმების ევოლუციაში აერობულ დისიმილაციაზე გადასვლა, რა თქმა უნდა, მაშინვე არ მომხდარა - ეს მოითხოვს შესაბამისი ფერმენტული სისტემების განვითარებას - მაგრამ სახეობებმა, რომლებმაც შეიძინეს სუნთქვის უნარი, მიიღეს უზარმაზარი ენერგიის მომატება და, შედეგად, მეტაბოლიზმის და ცხოვრების ყველა პროცესის მკვეთრად გააქტიურების შესაძლებლობა (როგორც აღმოჩნდა ფერმენტული სისტემა უჯრედული სუნთქვაწარმოიშვა ფოტოსინთეზის ფერმენტული სისტემის უმნიშვნელო მოდიფიკაციით, რადგან ეს ორი პროცესი ეფუძნება ქიმიური რეაქციების თითქმის ერთსა და იმავე თანმიმდევრობას, მხოლოდ საპირისპირო მიმართულებით; გასათვალისწინებელია, რომ პრაქტიკულად ყველა ბიოქიმიური რეაქციებიშექცევადი. ეს იყო შემდგომი პროგრესული ევოლუციის წინაპირობა და, სავარაუდოდ, ხელი შეუწყო ევოლუციური გარდაქმნების დაჩქარებას.

ითვლება, რომ ჟანგბადის დაგროვება ფეთქებად მიმდინარეობდა, დაახლოებით 20 ათასი წლის განმავლობაში.

მაგრამ პასტერის წერტილის მიღწევა დედამიწის ატმოსფეროს განვითარებაში აღინიშნა არა მხოლოდ აერობული დისიმილაციის შესაძლებლობის გაჩენით. როდესაც ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობა 0,01-ია, წარმოიქმნება ოზონის ეკრანი, რომელსაც უკვე შეუძლია წყალსაცავებში წყლის ზედა ფენების დაცვა მძიმე ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან („დახმარებისთვის“ საჭიროა მხოლოდ დაახლოებით 1 მ წყალი). ეს, პირველ რიგში, საშუალებას აძლევს ორგანიზმებს აითვისონ წყლის ობიექტების ზედა ფენები, ყველაზე მდიდარი მზის ენერგია; შედეგად მკვეთრად იზრდება ფოტოსინთეზის ეფექტურობა, იზრდება ბიოწარმოება და თავისუფალი ჟანგბადის გამოყოფა. მეორეც, სიცოცხლის არენა უკიდურესად ფართოვდება: წყლის ობიექტებში პირობები გაცილებით მრავალფეროვანია არაღრმა სიღრმეებში, ვიდრე დიდებში. ენერგიით მდიდარ გარემოში პირობების ამ მრავალფეროვნების ათვისება აუცილებლად გამოიწვევს სიცოცხლის ფორმების მრავალფეროვნების მკვეთრ ზრდას, მორფოგენეზის ნამდვილ აფეთქებას.

ბერკნერისა და მარშალის გამოთვლებით, პასტერის წერტილი დედამიწის ატმოსფეროს ევოლუციაში გავიდა დაახლოებით 620 მილიონი წლის წინ; ზოგიერთი სხვა მეცნიერის აზრით, შესაძლოა ბევრად უფრო ადრე - 700-1000 მილიონი წლის წინ შუალედში. მაგრამ, ნებისმიერ შემთხვევაში, პასტერის წერტილი გადავიდა გვიან პროტეროზოურში, ცოტა ხნით (ამ სიტყვის გეოლოგიური გაგებით) ქვედა კამბრიის საზღვრამდე. ბერკნერი და მარშალი ამას ხედავენ, როგორც ორგანიზმების ევოლუციაში მორფოგენეზის ქვედა კამბრიული აფეთქების საიდუმლოს ამოხსნის გასაღები, რომელიც მოჰყვა ატმოსფეროში პასტერის წერტილის მიღწევას და ლოგიკურად გამომდინარეობს ამ მოვლენის შედეგებიდან (მეტაბოლიზმის გაძლიერება, განვითარება. ბევრი ახალი მრავალფეროვანი ჰაბიტატი, გაზრდილი ფოტოსინთეზი, გაზრდილი ბიოწარმოება, დაჩქარებული ევოლუცია).

ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობის მიღწევის შემდეგ, რაც უდრის თანამედროვეს 0,1-ს (მეორე პასტერის წერტილი), ოზონის ეკრანს უკვე შეუძლია მთლიანად დაიცვას ორგანიზმები მძიმე ულტრაიისფერი გამოსხივების მოქმედებისგან. ამ მომენტიდან, ორგანიზმებს შეუძლიათ დაიწყონ მიწის, როგორც ჰაბიტატის განვითარება. ბერკნერისა და მარშალის გამოთვლებით, ეს უნდა მომხდარიყო ორდოვიციანის ბოლოს (დაახლოებით 420 მილიონი წლის წინ). მართლაც, პირველი ხმელეთის ორგანიზმების გამოჩენა დაახლოებით ამ დროით თარიღდება. (არაერთი სხვა მეცნიერის აზრით, ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობა, რომელიც შეესაბამება თანამედროვეს 10%-ს, უკვე მიღწეული იყო კამბრიული პერიოდის დასაწყისში, დაახლოებით 580 მილიონი წლის წინ).

ამჟამინდელი ჟანგბადის შემცველობა ატმოსფეროში მიღწეული იქნა პერმის პერიოდის ბოლოს.

ბერკნერისა და მარშალის ჰიპოთეზა მიმზიდველია არა მხოლოდ თავისი ლოგიკით და თანმიმდევრულობით, არამედ ამ იდეების შემდგომი განვითარების პერსპექტივითაც. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ქვემო კამბრიის გადასახვევზე, ​​ძალიან სხვადასხვა ჯგუფებიორგანიზმებს უვითარდებათ მყარი ჩონჩხი, რაც ხელს უწყობს მათ გაქვავებას. ჩონჩხის ფორმირება ასევე შეიძლება იყოს ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობის გაზრდის პირდაპირი შედეგი. როგორც რ. და ე. რაფამ აჩვენა, ჟანგბადის დაბალი შემცველობით გარემომრავალუჯრედიანი ცხოველების სხეულის ზომა არ შეიძლება იყოს დიდი (მეტაბოლიზმისა და ორგანიზმების ენერგიის დაბალი დონის გამო); გაზის გაცვლა გარე გარემოსთან, სავარაუდოდ, განხორციელდა დიფუზურად, სხეულის ზედაპირის გავლით; ხოლო სხეულის კედლების სისქე რამდენიმე მილიმეტრს არ აღემატებოდა. ასეთი ორგანიზმებისთვის არ იყო საჭირო დამხმარე შიდა ჩონჩხი და დამცავი გარე ჩონჩხის წარმონაქმნები ხელს უშლიდა გაზის გაცვლას. K.Tove მივიდა დასკვნამდე, რომ გარემოში ჟანგბადის დაბალი შემცველობის პირობებში, პრეკამბრიულ ცხოველებს არ შეეძლოთ კარგად განვითარებული შემაერთებელი ქსოვილის წარმონაქმნები, რომლებიც ქმნიან ჩონჩხის განვითარების საფუძველს. შემაერთებელი ქსოვილის სტრუქტურების სიძლიერე ეფუძნება მათში კოლაგენის ცილის შემცველობას, რომელიც მოიცავს ამინომჟავას ჰიდროქსიპროლინს. მისი ფორმირება შესაძლებელია მხოლოდ გარემოში საკმარისად მაღალი ჟანგბადის შემცველობით. შესაბამისად, ჟანგბადის დაბალი შემცველობისას კოლაგენის სინთეზი ბიოქიმიურად შეფერხდა და ორგანიზმებს არ შეეძლოთ ჰქონდეთ ძლიერი შემაერთებელი ქსოვილის სტრუქტურები და, შესაბამისად, ჩონჩხი და მაღალგანვითარებული კუნთოვანი სისტემა (რომელიც ეფექტურია მხოლოდ შესაბამისი დამხმარე სტრუქტურების არსებობის შემთხვევაში).

დ. როდსმა და ჯ. მორსმა შეისწავლეს სხვადასხვა ცხოველების გავრცელება თანამედროვე წყალსაცავებში ჟანგბადის დაბალი შემცველობით წყალში (კალიფორნიის ყურეში და შავ ზღვაში). აღმოჩნდა მკაფიო კორელაცია წყალში ჟანგბადის შემცველობასა და ბენთოზური ფაუნის (ბენთოსი) ბუნებას შორის. როდესაც ჟანგბადის შემცველობა 0,1 მლ-ზე ნაკლებია 1 ლიტრ წყალზე, ბენთოსში არ არის მრავალუჯრედიანი ცხოველები; 0,3-1 მლ/ლ-ზე არსებობენ მცირე ზომის რბილი ტანის (ჩონჩხის) ცხოველები, რომლებიც იჭრებიან სილაში; დაბოლოს, უფრო ზედაპირულ ფენებში, ჟანგბადის შემცველობით 1 მლ/ლ-ზე მეტი, ცხოვრობს ცხოველების მრავალფეროვნება კირქვოვანი ჩონჩხით. ეს მონაცემები იძლევა ბერკნერისა და მარშალის კონცეფციის ერთგვარ ცოცხალ ილუსტრაციას.

მოდით შევაჯამოთ რამდენიმე შედეგი. ცხოველების უმეტესი სახეობების გამოყოფა, სავარაუდოდ, გვიან პროტეროზოურში, 550-800 მილიონი წლის წინ მოხდა. მეტაზოანების ყველა ჯგუფის პრიმიტიული წარმომადგენლები იყვნენ პატარა, ჩონჩხისებრი ცხოველები. ატმოსფეროში ჟანგბადის მუდმივმა დაგროვებამ და ოზონის ეკრანის სიმძლავრის ზრდამ პროტეროზოიკის ბოლოსთვის საშუალება მისცა ცხოველებს გაეზარდათ სხეულის ზომა. ორგანიზმებმა მიიღეს შესაძლებლობა ფართოდ გავრცელდნენ სხვადასხვა წყლის ობიექტების არაღრმა სიღრმეებში, რამაც ხელი შეუწყო ცხოველთა ფორმების მრავალფეროვნების მნიშვნელოვან ზრდას (ვენდიის ფაუნა).

თუმცა გვიან ვენდიანში მეტაზოანების ამ უძველესმა ფაუნამ მნიშვნელოვანი გადაშენება განიცადა, რასაც თან ახლდა გადაშენებას გადარჩენილი ორგანიზმების სხეულის ზომის ახალი მნიშვნელოვანი შემცირება. შესაძლოა, ამას ხელი შეუწყო უკიდურესად ძლიერმა გამყინვარებამ (ზოგიერთი წყაროს მიხედვით, დედამიწის საშუალო წლიური ტემპერატურა ამ დროს დაეცა დაახლოებით 5 ° C-მდე). ვენდიანის ბოლოს მყინვარებმა უკან დაიხიეს და პირობები კვლავ ხელსაყრელი გახდა ორგანიზმების ფართოდ გავრცელებისთვის.

ფორმირების ევოლუციის აფეთქებამ ადრეულ კამბრიულში, დაახლოებით 15 მილიონი წლის განმავლობაში, განაპირობა თითქმის ყველა ცნობილი ტიპის ორგანიზმის წარმომადგენლის ნამარხში გამოჩენა. პალეოზოურ ეპოქაში, რომელიც გაგრძელდა 300 მილიონ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მნიშვნელოვანი ცვლილებები მოხდა ფიზიკურ და გეოგრაფიულ პირობებში: მიწისა და ზღვის ფსკერის ტოპოგრაფია, კონტინენტებისა და ოკეანეების ფართობის საერთო თანაფარდობა, კონტინენტების პოზიცია, კლიმატი და მრავალი სხვა. სხვა ფაქტორები. ამ ცვლილებებს აუცილებლად უნდა მოეხდინა გავლენა ცხოვრების განვითარებაზე.

იმავე წიგნში „სახეობათა წარმოშობა“ ჩარლზ დარვინი წერდა: „თუკი ერთსა და იმავე კლასს მიეკუთვნება მრავალი სახეობა. ერთდროულად, მაშინ ეს იქნება სასიკვდილო დარტყმა თეორიისთვის, რომელიც ითვალისწინებს ევოლუციას საერთო წინაპრისგან ბუნებრივი გადარჩევის გზით.

თანამედროვე მეცნიერები, რომლებმაც დეტალურად შეისწავლეს ნამარხი ნაშთები, დარწმუნებულნი არიან, რომ ცოცხალი არსებები დედამიწაზე მოულოდნელად გამოჩნდნენ. ეგრეთ წოდებულ კამბრიულ შრეში აღმოჩენილია ტრილობიტების, ღრუბლების, ჭიების, ვარსკვლავური თევზების, ლოკოკინების, მცურავი კიბოსნაირების, კეფალოპოდების, ფეხსახსრიანების და ა.შ., აქაც ერთუჯრედიანი და ბაქტერიები აღმოჩნდა და ცოტა დაბლა. ნებისმიერი მრავალუჯრედიანი ორგანიზმის არსებობა კამბრიულზე უფრო ადრეა სადავო წერტილი. ამრიგად, აშკარაა, რომ მრავალი სახეობა, ერთმანეთისგან განსხვავებული და უკვე სრულყოფილი ორგანიზმების მქონე, ერთდროულად არსებობდა და არ ჰყავდათ წინაპრები, საიდანაც შეეძლოთ წარმოშობა. გეოლოგიაში ამ ფენომენს კამბრიულ აფეთქებას უწოდებენ.

ბრინჯი. კამბრიული პერიოდის მკვიდრნი

სხვათა შორის, ევოლუციონისტებისთვის ასევე რთულია ცალსახად პასუხის გაცემა კითხვაზე, თუ რატომ არის თანამედროვე ბუნებაში, ისევე როგორც კამბრიული პერიოდის ბუნებაში (რომელიც სავარაუდოდ 500 მილიონზე მეტი წლის წინ იყო), არის ღრუბლები, ჭიები, ვარსკვლავური თევზები, ლოკოკინები, მცურავი კიბოსნაირები და ა.შ. რატომ არ გადაიქცნენ ისინი უმაღლეს ფორმებად ამდენი ხნის განმავლობაში? თუ ევოლუცია ყველა ცოცხალი არსების პოზიტიური, გარდაუვალი აღმავალი მოძრაობაა, მაშინ რატომ არ შეეხო ის ყველა არსებას? უფრო ლოგიკური იქნებოდა, თუ ამჟამად პლანეტაზე ევოლუციის მხოლოდ ერთი გვირგვინი დარჩებოდა - ადამიანი!

რატომ ცხოვრობენ დედამიწაზე ერთდროულად ამეები, მწერები, თევზები, ამფიბიები, ქვეწარმავლები, ძუძუმწოვრები, მაიმუნები და ადამიანები? შესაძლოა, იმავე მიზეზით, რის გამოც კელაკანტის თევზი ჯერ კიდევ არსებობს: ის ცხოვრობდა დიდი ხნის წინ, აგრძელებს სიცოცხლეს დღესაც. მაშინაც კი, თუ თქვენ ცდილობთ დაიჯეროთ ევოლუცია, მოგიწევთ პასუხის გაცემა კითხვაზე: დღეს ევოლუცია შეჩერდა თუ არა? თუმცა, ამ კითხვაზე პასუხი აჩენს სხვა კითხვებს, რომლებიც პასუხგაუცემელი რჩება.

თუ ვივარაუდებთ, რომ ყველა ცოცხალი არსება, მარტივიდან რთულამდე, ჯერ კიდევ ევოლუციის პროცესშია, მაშინ დაუყოვნებლივ უნდა ავხსნათ, რატომ არ არსებობს მათ შორის ცოცხალი გარდამავალი ფორმები. თუ წარმოვიდგენთ, რომ ევოლუცია დასრულდა და სრულყოფილებას მიღწეულმა არსებებმა დიდი ხნის წინ შეაჩერეს განვითარება, დანარჩენი კი ბუნებრივი გადარჩევის გზით განადგურდნენ, მაშინ აუხსნელი ფაქტირატომ არ არის საკმარისი მკვდარი შუალედური რგოლები ევოლუციაში. მაგრამ გარდამავალი ფორმების ნაშთები უნდა იყოს ტრილიონებით და თუნდაც სექსტილიონებით, რომლებიც გროვდება დედამიწის წიაღში, სავარაუდოდ, მილიონობით წლის განმავლობაში.

ამ შორეული პერიოდის შესახებ ცნობილი უახლესი მონაცემების შესახებ, მის წიგნში „სირთულის დაბადება“. ევოლუციური ბიოლოგია დღეს: მოულოდნელი აღმოჩენები და ახალი კითხვები“, - წერს ცნობილი ბიოლოგი და მეცნიერების პოპულარიზატორი ალექსანდრე მარკოვი. სინამდვილეში, დღეს მეცნიერებისთვის ძალიან ცოტაა ცნობილი კამბრიული პერიოდის შესახებ, რადგან მოვლენები, რომლებზეც ვისაუბრებთ, მოხდა 542 მილიონი წლის წინ. ადრინდელი დროების შესახებ (არქეული და პროტეროზოური ეონები) საერთოდ მეცნიერება - ბოლო დრომდე თითქმის არაფერი იყო ცნობილი. ეს გასაგებია, რადგან პრეკამბრიული ფენები მართლაც პრაქტიკულად მკვდარი ჩანს, მათში ნებისმიერი სიცოცხლის კვალი თითქმის არ იყო გამოცნობილი. მაგრამ კამბრიული აფეთქება მხოლოდ ხასიათდება უეცარი გაჩენაცხოვრების ყველაზე მრავალფეროვანი ფორმები, რომლებიც თითქოს არაფრისგან ჩანდა. ერთხელ დარვინმა ამ პერიოდს უწოდა ფაქტი, რომელიც არ ჯდება თანდათანობითი ევოლუციური ცვლილებების მის თეორიაში.

მაშინ დარვინმა არ იცოდა, რომ კამბრიული აფეთქების დროს ცოცხალი ორგანიზმების მრავალმა ფორმამ უბრალოდ მოულოდნელად დაიწყო მყარი მინერალიზებული ჩონჩხის შეძენა. თუმცა, ჯერ კიდევ არსებობდა სიცოცხლე პრეკამბრიულში (კრიპტოზოურში), რის გამოც მას "ფარული ცხოვრების" პერიოდს უწოდებენ. დღეს მეცნიერებამ იცის, რომ ცხოველთა მრავალი ჯგუფი, რომლებიც გვხვდება კამბრიულ ფენაში, ცხოვრობდა კრიპტოზოურში. უბრალოდ, უმეტესწილად ისინი იყვნენ რბილი სხეულის არსებები, რომლებსაც არ ჰქონდათ მყარი გარსი ან ჩონჩხი. მაგრამ კამბრიული აფეთქების საიდუმლო მაინც რჩება, უბრალოდ ახლა საუბარი არ არის იმაზე, თუ რა რთული ფორმებიცხოვრება არსაიდან გაჩნდა, მაგრამ იმის შესახებ, თუ რატომ შეიძინა ამდენმა მათგანმა მოულოდნელად მინერალური ჩონჩხი. „ეს შესაძლოა გამოწვეული იყოს გარემო პირობების ცვლილებით. მაგალითად, წყლის მჟავიანობის მკვეთრმა დაქვეითებამ შეიძლება გამოიწვიოს ასეთი ეფექტი, რის შედეგადაც კალციუმის კარბონატი, ყველაზე გავრცელებული ჩონჩხის წარმომქმნელი მასალა ცხოველებში, ნაკლებად ხსნადი გახდა ზღვის წყალში და უფრო ადვილად დალექვა“, - წერს ალექსანდრე. მარკოვი. მაგრამ არსებობს მრავალი სხვა ჰიპოთეზა.

მარკოვი საუბრობს შედარებით უახლეს კვლევაზე, რომელიც ეხება როგორც კამბრიის აფეთქების დროს მომხდარ მოვლენებს, ასევე შედარებითი გენომიკადა ცხოველების ადრეულ ევოლუციას.

იმისთვის, რომ ცხოველებს ჰქონდეთ კარბონატული ჩონჩხები, საკმარისი არ არის მხოლოდ გარემო გახდეს ხელსაყრელი. ასევე აუცილებელია არსებობდეს სპეციალური გენები და ფერმენტები, რომლებითაც ცოცხალი ორგანიზმები შეძლებენ გააკონტროლონ კალციუმის კარბონატის კრისტალების წარმოქმნა და ზრდა მათი სხეულის გარკვეულ ნაწილებში და საჭირო რაოდენობა. კარბოანჰიდრაზას ფერმენტები ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ასეთი ჩონჩხების ფორმირებაში, ისინი აჩქარებენ რეაქციას წყალში გახსნილი ნახშირორჟანგის ბიკარბონატად გარდაქმნის დაახლოებით მილიონჯერ. ნახშირბადის ანჰიდრაზები ზოგადად ძალიან გავრცელებულია ცხოველთა სამეფოში. გარდა იმისა, რომ ისინი ხელს უწყობენ ჩონჩხის ფორმირებას, ისინი ასრულებენ ბევრ სხვა ფუნქციას. ბოლო დრომდე ზუსტად არ იყო ცნობილი, როდის და რა თანმიმდევრობით იძენენ ცოცხალმა ორგანიზმებმა კარბოანჰიდრაზები. თუმცა, არც ისე დიდი ხნის წინ, ავსტრალიელმა და გერმანელმა ექსპერტებმა შეისწავლეს ჩონჩხის ფერმენტები პრიმიტიულ არქაულ ღრუბელში, ცოცხალ ნამარხში, რომელიც ცხოვრობს ჩვენს პლანეტაზე 200 მილიონ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში - ასტროსკლერა ვილიანა. ამ კვლევის საფუძველზე, მეცნიერებმა შეძლეს დაედგინათ, რომ ყველა მრავალრიცხოვანი და მრავალფეროვანი ცხოველური ნახშირბადის ანჰიდრაზა მომდინარეობს ერთი ცილისგან, რომელსაც ჰყავდა ყველა ცხოველის ბოლო საერთო წინაპარი.

”ყველა ცხოველის უკანასკნელი საერთო წინაპარი” უდავოდ ცხოვრობდა კამბრიულ ჩონჩხის რევოლუციამდე დიდი ხნით ადრე. გამოდის, რომ ცხოველები თავდაპირველად კარგად იყვნენ მომზადებული (წინასწარ ადაპტირებული) მინერალური ჩონჩხის განვითარებისთვის - თავიდანვე მათ ჰქონდათ ფერმენტები, რომლებსაც შეეძლოთ მკვეთრად დააჩქარონ კალციუმის კარბონატის წარმოქმნა, ”- წერს მარკოვი. ალბათ, ასეთ ფერმენტებს რბილ ტანიან პრეკამბრიულ ცხოველებს იყენებდნენ არა ჩონჩხის ფორმირებისთვის, არამედ სხვა მიზნებისთვის (ის, რომ ნახშირბადის ანჰიდრაზები ასრულებენ სხვა ფუნქციებს ორგანიზმში ზემოთ აღინიშნა). როდესაც გარემომ დაიწყო ბიომინერალიზაციის ხელშეწყობა, სხვადასხვა ცხოველებმა დამოუკიდებლად ისარგებლეს ამით საკუთარი თავისთვის, ამ ფერმენტების დახმარებით ქმნიდნენ თავიანთ ჩონჩხებს და ჭურვებს.

იასტრებოვი ს.ა.

(„HiZh“, 2016, No10)

ვენდიური პრელუდია

Snowball Earth-ის ერა დასრულდა 635 მილიონი წლის წინ. დაიწყო პროტეროზოიკის ბოლო პერიოდი - ედიაკარანი (635-542 მილიონი წლის წინ). ახლა ჩვენთვის უფრო მოსახერხებელი იქნება დროის თვალყურის დევნება არა მილიარდობით, არამედ მილიონობით - ეს ნათლად აჩვენებს, თუ როგორ აჩქარებს მოვლენები. თუმცა, ალბათ, საქმე უბრალოდ იმაშია, რომ ისინი ჩვენთან უფრო ახლოს არიან და მათი მეტი კვალია შემორჩენილი. ადრე ედიაკარელებს უწოდებდნენ ვენდებს, ძველი სლავური ტომების - ვენედების საპატივსაცემოდ (მათგან მომდინარეობდა ქალაქ ვენეციის სახელიც). სამწუხაროდ, ახლა ეს ლამაზი სახელი მხოლოდ არამკაცრ სინონიმად შემორჩა.

ედიაკარანის მთავარ მოვლენას (უნდა დავამატოთ: ჩვენი ანთროპოცენტრული თვალსაზრისით) მრავალუჯრედიანი ცხოველების გამოჩენა უნდა ეწოდოს. ამ მოვლენის დათარიღება ადვილი არ არის. Ediacaran-ის პალეონტოლოგიურ ჩანაწერში არის საკმარისი მტკიცებულება ცხოველის ტიპის მრავალუჯრედულობაზე გადასვლის შესახებ - თუმცა, რაც უფრო ადრეა ისინი, მით უფრო საკამათოა ("Nature", 2014, 516, 7530, 238-241, აგრეთვე იხილეთ სტატია ალექსანდრე მარკოვის მიერ, http://elementy.ru/novosti_nauki/431720). ედიაკარანის მეორე ნახევარში ვენდობიონტები უხვად ჩნდებიან - დიდი, მეტრამდე სიგრძით. იდუმალი არსებებიბრტყელი დისკის ფორმის ან ფოთლის ფორმის სხეულით, რომელიც შედგება იმავე ტიპის მრავალი განმეორებადი "სეგმენტისგან". "სეგმენტები" აქ ბრჭყალებშია, რადგან ვენოდობიონტების სეგმენტაციას თითქმის არაფერი აქვს საერთო ჭეშმარიტი მეტაზოატების სეგმენტაციასთან. ტერმინი „ვენდობიონტები“ შემოიღო გერმანელმა პალეონტოლოგმა ადოლფ ზეილახერმა, რომელიც ამ არსებებს სიცოცხლის განსაკუთრებულ ფორმად თვლიდა - გიგანტურ მრავალბირთვიან უჯრედებს („Planetary Systems and the Origins of Life“, Cambridge University Press, 2007, 193-209. ). მართლაც, არსებობს საფუძველი იმის დასაჯერებლად, რომ ვენდობიონტები მრავალი თვალსაზრისით უფრო ახლოს იყვნენ არა მრავალუჯრედიან ცხოველებთან, არამედ ამებასთან ან სოკოებთან (სხვათა შორის, დიდი მრავალბირთვიანი უჯრედები არც თუ ისე იშვიათია ორივეში). ისინი ცდილობდნენ გამოსვლას დიდი ზომა, რამაც თავიდან წარმატებამდე მიიყვანა, მაგრამ წარუმატებლად დასრულდა: ედიაკარანის ბოლოს ვენდობიონტები გადაშენდნენ.

მეორე მხრივ, გასათვალისწინებელია, რომ ვენოდობიონტები ძალიან მრავალფეროვანი იყო. ფაქტი არ არის, რომ ისინი შეიძლება მიახლოებით მაინც მივიჩნიოთ ერთ ჯგუფად. ეს უფრო ევოლუციური დონეა. და მიუხედავად იმისა, რომ ვენოდობიონტების უმეტესობამ არ დატოვა შთამომავლები, თანამედროვე ცხოველებს შეეძლოთ უშუალოდ ჩამოსულიყვნენ ზოგიერთი მათგანისგან - მაგალითად, ლამელარული და ქტენოფორები ("ევოლუცია და განვითარება", 2011, 13, 5, 408-414). არაფერია წარმოუდგენელი ამ ევოლუციური ტოტების ედიაკარანულ ფესვებზე.

უძველეს უდავო ნამარხ მრავალუჯრედიან ცხოველს ე.წ კიმბერელას კვადრატი. ეს არის ორმხრივი სიმეტრიული არსება 15 სანტიმეტრამდე სიგრძით, რომელიც ცოცავს ზღვის ფსკერზე. ნაპოვნი კიმბერელების სხეულის ფორმის ცვლილებების ბუნება (და ბევრი მათგანი აღმოაჩინეს, ქ სხვადასხვა ნაწილებიმსუბუქი) ნაკვალევებთან ერთად ეჭვს არ ტოვებს, რომ ისინი აქტიურად ცოცავდნენ, იჭიმებოდნენ, იკუმშებოდნენ და იხრებოდნენ კუნთების დახმარებით. კიმბერელას დამახასიათებელი ნიშნებია წაგრძელებული, მაგრამ კომპაქტური სხეული ფეხით (კუნთოვანი ზედაპირი) და მანტიით (ნაკეცი, რომელიც ესაზღვრება ტანს). ამ მახასიათებლების მიხედვით, ის ძალიან ჰგავს არა ვინმეს, არამედ მოლუსკებს (Paleontological Journal, 2009, 43, 601, doi: 10.1134/S003103010906001X). ითვლება, რომ კიმბერელას ჰქონდა რადულაც კი, ჩიტინის კბილების მქონე მოლუსკებისთვის დამახასიათებელი „ენა“, რომელიც ადაპტირებულია წყალმცენარეების დასაფხეკისთვის (PALAIOS, 2010, 25, 565-575, doi: 10.2110/palo.2009.p09-079r). ასეა თუ ისე, ეს ყველა ანგარიშებით ნამდვილი მრავალუჯრედიანი ცხოველია.

კიმბერელა ცხოვრობდა 555 მილიონი წლის წინ („მეცნიერება“, 2000, 288, 5467, 841-845). და დაახლოებით ამავე დროს, ცხოველების მრავალი ნამარხი ნაკვალევი, როგორც ჩანს, აქტიურად ცოცავს ფსკერზე პირველად (“Philosophical Transactions of the Royal Society B”, 2008, 363, 1496, doi: 10.1098/rstb.2007.2232). უნდა აღინიშნოს, რომ „ჭეშმარიტი მრავალუჯრედიანი ცხოველები“ ​​არც თუ ისე მკაცრი ტერმინია; აქ საკმარისია შევთანხმდეთ, რომ ცხოველებს ვუწოდებთ კუნთების, პირის ღრუს და ნაწლავის მქონე ცხოველებს. ვენდობიონტებს, რამდენადაც შეიძლება ვიმსჯელოთ, ეს არ ჰქონდათ. ჭამდნენ საუკეთესო შემთხვევამიკროსკოპული წყალმცენარეები, მაგრამ, სავარაუდოდ, მხოლოდ ზღვის წყალში გახსნილი ნივთიერებები (“Trends in Ecology & Evolution”, 2009, 24, 1, 31-40). მხოლოდ ედიაკარანის ბოლოს გამოჩნდნენ მრავალუჯრედიანი არსებები, რომლებმაც შეძლეს მტაცებლის აქტიურად ძებნა და მსხვილ ნაჭრებად დაჭერა, რათა შიგნით მონელება. ვენდობიონტები დაუცველები იყვნენ ასეთი მონსტრების წინაშე - გასაკვირი არ არის, რომ მათი "ოქროს ხანა" ამით დასრულდა. სრულიად განსხვავებული ეპოქა დაიწყო ბენთური თემების ისტორიაში.

"ცხოვრების დიდი აფეთქება"

ედიაკრანული პერიოდის დასასრული არის ამავე დროს ორი ეონის - პროტეროზოურისა და ფანეროზოურის საზღვარი; და აქ ჩვენ გვჭირდება პატარა ახსნა. "ფანეროზოიკი" სიტყვასიტყვით ნიშნავს " მტკნარი ცხოვრება". ეს არის ეპოქა, რომელსაც ეკუთვნის პალეონტოლოგების მიერ შესწავლილი ნამარხების დიდი უმრავლესობა. ყველა წინა დრო, მათ შორის პროტეროზოური, არქეული და კატარქეული, ერთობლივად მოიხსენიება როგორც კრიპტოზოური - "ფარული სიცოცხლე". ფანეროზოური, თავის მხრივ, დაყოფილია სამ ეპოქაში, რომელთა სახელები, სავარაუდოდ, ჩვენთვის ნაცნობია: პალეოზოური, მეზოზოური და კანოზოური. "პალეოზოური" ნიშნავს "უძველეს ცხოვრებას", "მეზოზოური" - " საშუალო ცხოვრება", "ცენოზოური" - "ახალი სიცოცხლე". თითოეული ეს ეპოქა იყოფა პერიოდებად. პერიოდს, საიდანაც იწყება პალეოზოური (და ამით მთელი ფანეროზოიკი) კამბრიული ეწოდება. მრავალი სხვა გეოლოგიური პერიოდის მსგავსად, კამბრიამ თავისი სახელი მიიღო გეოგრაფიიდან: კამბრია არის რომაული სახელი უელსისთვის, კელტური ქვეყნის დასავლეთით ბრიტანეთის. შესაბამისად, კრიპტოზოიკის ძალიან გავრცელებული სინონიმია პრეკამბრიული.

იმისათვის, რომ პერსპექტივა სწორად დავინახოთ, გავიხსენოთ შემდეგი: მთელი ფანეროზოიკი არის (მომრგვალებული) დედამიწის არსებობისა და მასზე სიცოცხლის ისტორიის მხოლოდ 1/9. დარჩენილი 8/9 არის პრეკამბრიული. სხვა საქმეა, რომ ფანეროზოურში მოვლენები ძალიან კონცენტრირებულია.

1845 წელს დიდმა შოტლანდიელმა გეოლოგმა როდერიკ მურჩისონმა შემოგვთავაზა კამბრიული ეპოქის დაწყებამდე ყველა დრო ეწოდოს აზოური ეპოქის, ანუ - სიტყვასიტყვით - უსიცოცხლო. ეს სახელი დიდხანს არ გაგრძელებულა: უკვე მე-19 საუკუნის პალეონტოლოგებმა აჩვენეს, რომ პრეკამბრიული ქანების სისქეში იყო სიცოცხლის კვალი (“The Journal of Geology”, 1927, 35, 8, 734-742). ახლა კი დანამდვილებით ვიცით, რომ სიცოცხლე დედამიწაზე პრეკამბრიანის უმეტესი პერიოდის განმავლობაში არსებობდა და შეგვიძლია მრავალი პრეკამბრიანის დათარიღება. ძირითადი მოვლენები- მაგალითად, ჟანგბადის რევოლუცია ან მრავალუჯრედიანობის გაჩენა.

მთავარი განსხვავება ფანეროზოურ და პრეკამბრიულ ცხოვრებას შორის არის მრავალუჯრედიანი ცხოველების კოლოსალური სიმრავლე, რომელთა დიდი უმრავლესობა უკვე თანამედროვე ტიპებს მიეკუთვნება. კამბრიულში ჩნდება ღრუბლები, კტენოფორები, კოელენტერატები, ყველა სახის ჭიები, ფეხსახსრიანები, მოლუსკები, ბრაქიოპოდები, ექინოდერმები, ჰემიკორდატები და აკორდატები. უეცარი გამოჩენაამ ნამარხ ცხოველებს კამბრიულ აფეთქებას უწოდებენ. ძველ ფენებში მათი ნაშთები არ არის (ყოველ შემთხვევაში, ისინი ცალსახად და უდავოა განსაზღვრული). კამბრიული არის თანამედროვესთან ახლოს მყოფი ფაუნის დაბადების დრო. კამბრიულ აფეთქებას ისეთი ეფექტი ჰქონდა და ისე სწრაფად მოხდა, რომ მას ხშირად "ევოლუციური დიდი აფეთქება" ეწოდება - სწორედ დიდი აფეთქების ანალოგიით, რომელშიც სამყარო დაიბადა.

კამბრიულ აფეთქებას ზოგჯერ უწოდებენ "ჩონჩხის რევოლუციას". მართლაც, იმ მომენტში გამოჩენილმა ცხოველთა ბევრმა ჯგუფმა შეიძინა მყარი ჩონჩხები და ისინი სრულიად განსხვავებულები იყვნენ. განსხვავებული საფუძველი: მაგალითად, სიტყვასიტყვით არაფერია საერთო ღრუბელ სპიკულებს, მოლუსკის ჭურვებსა და ფეხსახსრიანების ჩიტინურ ჭურვებს შორის. ასეთი ერთდროულობა არ შეიძლება იყოს შემთხვევითი. თუმცა, „კემბრიული აფეთქება“ და „ჩონჩხის რევოლუცია“ სინონიმები არ არის. ჯერ ერთი, ყველა კამბრიულ ცხოველს არ ჰქონდა მყარი ჩონჩხი (მაგალითად, პირველ აკორდებს არ ჰქონდათ ისინი). მეორეც, პრეკამბრიულშიც კი ზოგჯერ გვხვდება აშკარა ჩონჩხის სტრუქტურები - მაგალითად, გაუგებარია ვინ ეკუთვნოდა საცხოვრებელ მილებს („ბუნება“, 2006, 2, 37-40). ზოგადად, "კემბრიული აფეთქების" კონცეფცია ბევრად უფრო განსაზღვრულია და გასაკვირი არ არის, რომ თანამედროვე ავტორებიისაუბრეთ მასზე მეტი.

იყო თუ არა აფეთქება?

მაგრამ საკითხავია: მართლა იყო კამბრიული აფეთქება? არსებობს მოსაზრება, რომ ცხოველთა მრავალი თანამედროვე ჯგუფი გამოჩნდა ღრმა პრეკამბრიანში, მაგრამ დიდი ხნის განმავლობაში მათ თითქმის არ დატოვეს ნამარხი ნაშთები და, შესაბამისად, პალეონტოლოგიურად "უხილავი" იყვნენ ("მეცნიერება", 2011, 334, 6059, 1091-1097, doi: 10.1126/მეცნიერება .1206375). ამის მიზეზები შეიძლება განსხვავებული იყოს: მცირე ზომისცხოველები, მყარი ჩონჩხის ნაკლებობა ან უბრალოდ დაკრძალვისთვის შეუფერებელი ფიზიკური პირობები. „ხანგრძლივი ფარული პრეკამბრიული ევოლუციის“ ჰიპოთეზას კარგად ადასტურებს მოლეკულური სისტემატიკა, ანუ სხვადასხვა ცხოველის ცილებისა და გენების ამინომჟავების და ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობების შედარება (რა თქმა უნდა, თანამედროვე - არც ცილები და არც დნმ არ შემორჩენილა კამბრიული პერიოდის შემდეგ. ). მხოლოდ მოლეკულური მონაცემების საფუძველზე ჩატარებული რეკონსტრუქციები ხშირად ძირს უთხრის თანამედროვე ცხოველთა ტიპებს არა ედიაკარანში, არამედ წინა პერიოდს, კრიოგენურს (Systematic Biology, 2013, 62, 1, 93-109). შემდეგ ირკვევა, რომ კამბრიული აფეთქება არ არის იმდენად ევოლუციური მოვლენა, რამდენადაც შენარჩუნების არტეფაქტი. კამბრიის მიჯნაზე ცხოველთა ევოლუციური ტოტები უბრალოდ „გამოივლინეს“, შეიძინეს მყარი ჩონჩხები და დაიწყეს დამარხვა დანალექ ფენებში; მაგრამ ისინი გაცილებით ადრე გაჩნდნენ.

თუმცა, როდესაც მოლეკულური ბიოლოგიური მონაცემები ობიექტურად ეტაპობრივად შედარებულია პალეონტოლოგიურ მონაცემებთან, ჰიპოთეზა "ხანგრძლივი ფარული პრეკამბრიული ევოლუციის" შესახებ არ ეწინააღმდეგება ფრთხილად შესწავლას ("Current Biology", 2013, 23, 19, 1889-1895). და გამოდის, რომ კამბრიული აფეთქება სულაც არ არის არტეფაქტი. ცხოველთა ძირითადი ევოლუციური შტოების უმეტესობა მართლაც წარმოიშვა კამბრიის საზღვრის უშუალო დროებით სიახლოვეს (მიეცით ან მიიღეთ რამდენიმე მილიონი წელი). ასევე არსებობს მათემატიკური მოდელები, რომლებიც ადასტურებენ, რომ პრეკამბრიანში ჩაძირული თანამედროვე ცხოველთა ტიპების ევოლუციური ხეების „ღეროები“ მოკლე უნდა იყოს (“Philosophical Transactions of the Royal Society B”, 2016, 371, 1685, doi: 10.1098/rstb.2098/rstb.208. ). მათი არსებობის დრო მილიონობით წლის საკითხია, შესაძლოა პირველი ათეული მილიონი, მაგრამ რა თქმა უნდა არა ასობით. ზოგადად, ამ დროისთვის ჩვენ გვაქვს საკმარისი საფუძველი, რომ ჰიპოთეზა "გრძელი ფარული პრეკამბრიული ევოლუციის" შესახებ საკმაოდ არასწორი მივიჩნიოთ, ხოლო კამბრიული აფეთქება რეალობად, როგორც, ფაქტობრივად, პირდაპირ გამომდინარეობს პალეონტოლოგიური მონაცემებიდან.

კატეგორიულობის შესასუსტებლად ვამატებთ: დასკვნას, რომელიც ახლა გავაკეთეთ, რა თქმა უნდა, აქვს გაყალბების თვისება. ეს ნიშნავს, რომ შესაძლებელია ჩამოყალიბდეს მკაფიო პირობები, რომლებშიც იგი უარყოფილი იქნება. მაგალითად, ამისთვის სრულიად საკმარისია კრიოგენური ასაკის მინიმუმ ერთი საიმედოდ იდენტიფიცირებადი მორიელის (ან ცენტიპედის, ან ლოკოკინის) პოვნა. მაგრამ ჯერჯერობით ეს არ მომხდარა და იმის ალბათობა, რომ ეს ოდესმე მოხდეს, ყოველწლიურად მცირდება.

აფეთქების მიზეზები

ასე რომ, კამბრიის დასაწყისში, ცხოველთა მრავალი ახალი დიდი ევოლუციური შტო წარმოიშვა ცალსახად სწრაფად. ეს არასდროს განმეორდა, არც მანამდე და არც მას შემდეგ. კატასტროფის შემდეგაც კი მასობრივი გადაშენებები(რაზეც მოგვიანებით იქნება საუბარი) ცხოველთა სამყაროაღდგა უკვე არსებულის მრავალფეროვნების გაზრდის გამო დიდი ჯგუფებივიდრე ახლის გაჩენის გზით. ამიტომ კამბრიული აფეთქება აუცილებლად მოითხოვს ახსნას.

მართალია, "სწრაფად" არ ნიშნავს "მყისიერად". ცხოველთა ახალი ჯგუფები არ ჩნდებიან ერთდროულად მთელი ძალით, როგორც მსახიობები ფარდის აწევის შემდეგ. კამბრიული აფეთქება იყო, მართალია ძალიან შეკუმშული დროში, მაგრამ მაინც თანდათანობითი; სიჩქარე ევოლუციური პროცესებისაკმაოდ გაზომვადია და არის ასეთი კვლევები. კამბრიელი გაგრძელდა დაახლოებით 57 მილიონი წელი (542-485 მილიონი წლის წინ), მაშინ როცა თავიდანვე (პირველი ექვსი მილიონი წელი) საზღვაო ფაუნა ჯერ კიდევ საკმაოდ ღარიბია. ცხოველთა ახალი ჯგუფები იქ მართლაც სწრაფად ჩნდებიან დედამიწის ისტორიის სტანდარტებით, მაგრამ არა მყისიერად.

რაზე იყო ეს ყველაფერი? საუკუნენახევრის განმავლობაში, რაც გავიდა მას შემდეგ, რაც მეცნიერებმა (მათ შორის ჩარლზ დარვინმა) გააცნობიერეს კამბრიული აფეთქების საიდუმლო, ამ მოვლენის სხვადასხვა ახსნა იქნა შემოთავაზებული, გენეტიკურიდან კოსმიურამდე. ამ თემაზე ერთ-ერთ თანამედროვე მიმოხილვის სტატიას ჰქვია „კემბრიული აფეთქების მიღმა: გალაქტიკიდან გენომამდე“ („Gondwana Research“, 2014, 25, 3, 881-883, doi: 10.1016/j.gr.2014.01.001). . მაგალითად, მინერალური ჩონჩხების მასობრივი ფორმირების ტენდენცია - ცნობილი "ჩონჩხის რევოლუცია", ეს არის ასევე "ბიომინერალიზაცია" - კამბრიის დასაწყისში მოიცვა არა მხოლოდ მრავალუჯრედიანი ცხოველების მრავალფეროვნება, არამედ ერთუჯრედიანი ევკარიოტები და ზოგიერთი. წყალმცენარეები. ის თავისთავად ვარაუდობს, რომ ეს გამოწვეულია გარე გარემოს ქიმიური შემადგენლობის გლობალური ცვლილების გამო, ანუ, ამ შემთხვევაში, ზღვის წყალი. მართლაც, ნაჩვენებია, რომ კამბრიის დასაწყისში, გარკვეული წმინდა გეოლოგიური მიზეზების გამო, კალციუმის (Ca2+) კონცენტრაცია ზღვის წყალში, იონი, რომელიც საჭიროა მყარი ჩონჩხების შესაქმნელად, როგორიც სხვა არ არის, გაიზარდა დაახლოებით სამჯერ. გეოლოგია, 2004, 32, 6, 473-476). ცხოველების ჩონჩხის მინერალური საფუძველი ყველაზე ხშირად კალციუმის კარბონატია (მოლუსკების ჭურვი, ნემსი და მარჯნის პოლიპების თასები, ღრუბლის სპიკულები), ზოგჯერ კი კალციუმის ფოსფატი (ხერხემლიანების ძვლები).

პრობლემა ის არის, რომ ჩონჩხის რევოლუციის ახსნა არ არის იგივე, რაც თავად კამბრიული აფეთქების ახსნა. ჩონჩხის რევოლუციამ მხოლოდ მძიმე, მინერალიზებული ქსოვილები მიაწოდა რიგ ცხოველებს, რომლებიც უკვე არსებობდნენ მისი დაწყების დროს. და ეს არც კი ეხებოდა ყველა მათგანს. იმ კამბრიულ ადგილებზე, რომელთა შენარჩუნების ტიპი არაჩონჩხის მქონე არსებების დაკრძალვის საშუალებას იძლევა, მაშინვე აღმოჩნდა, რომ კამბრიული ფაუნის მნიშვნელოვანი ნაწილი საკმაოდ „რბილი ტანიანი“ იყო. ასე რომ, ეს არ ეხება ჩონჩხებს. ფენომენი, რომელიც უპირველეს ყოვლისა უნდა აიხსნას, არის მრავალუჯრედიანი ცხოველების ევოლუციის უნიკალური აჩქარება, რამაც ძალიან სწრაფად (ედიაკარანის დასასრულს - კამბრიის დასაწყისში) შექმნა მრავალი ახალი დიდი ჯგუფი, ჩონჩხი თუ არა.

შემდეგ მოთხრობაში ჩვენ განვიხილავთ იმ სცენარიდან, რომელიც მოკლედ 1970-იანი წლების დასაწყისში გამოაქვეყნა ამერიკელმა პალეონტოლოგმა სტივენ სტენლიმ. რა თქმა უნდა, პალეონტოლოგია ძალიან სწრაფად განვითარებადი მეცნიერებაა; მასში ორმოცი წლის ნამუშევარი ყოველთვის საჭიროებს ცვლილებებს და ამ ცვლილებებს საუბრის დროს შემოგთავაზებთ. მართალია, ფაქტობრივად, ეს უფრო დამატება იქნება. მთავარი იდეასტენლიმ არაჩვეულებრივად გაუძლო დროის გამოცდას. აქამდე ცნობილი ფაქტების ჯამი მშვენივრად ჯდება მასში.

Თავიდან დაწყება. ფრჩხილებში აღვნიშნავთ: გადაწყვიტოთ რა უნდა იქნას მიღებული, როგორც „დასაწყისი“, რომელიმეს ანალიზის დროს. ისტორიული პროცესიეს არ არის იოლი საქმე, რადგან მიზეზ-შედეგობრივი ჯაჭვები შეიძლება წარსულში გადაჭიმულიყო თითქმის უსასრულობამდე, დაბნეული იყოს უყურადღებო მკვლევარი. ჩვენს შემთხვევაში, "დასაწყისი" იქნება Ediacaran ბიოტა. რას წარმოადგენდა იგი?

ეკოლოგიაში ჩვეულებრივია გამოვყოთ გარემოს შემქმნელი ორგანიზმები, რომელთა საქმიანობა განსაზღვრავს მთელი თემების სტრუქტურას. ასეთ ორგანიზმებს ედიფიკატორები ეწოდებათ.

მაგალითად, თანამედროვე მუხის ტყეში, ედიფიკატორი არის მუხა, პატარა წყნარ ტბაში ის შეიძლება იყოს იხვის ბალახი და ა. -ე.წ. წყალმცენარეების ხალიჩები (PALAIOS, 1999, 14, 1, 86-93, doi: 10.2307/3515363). ამ "ხალიჩებზე" ჩვენთვის უკვე ნაცნობი ვენდობიონტები ცხოვრობდნენ. მათი უმრავლესობა ეწეოდა მიბმული ცხოვრების წესს; როგორ ჭამდნენ ისინი მთლად ნათელი არ არის, მაგრამ დიდი ალბათობით - ვიზუალურად, წყლიდან გახსნილი ნივთიერებების შთანთქმა სხეულის მთელ ზედაპირზე. ზოგიერთი საზღვაო პროტოზოვა კვლავ იკვებება ამ გზით, მაგალითად, დიდი - 20 სანტიმეტრამდე! - მრავალბირთვული ქსენოფიოფორები, გიგანტური ამებაების მსგავსი. Vendobionts შეიძლება ახლოს იყოს მათ ცხოვრების წესით.

არის სხვა ვერსიებიც. 1986 წელს პალეონტოლოგმა მარკ მაკმენამინმა გამოთქვა ვარაუდი, რომ ვენდობიონტები იყვნენ თანამედროვე პოგონოფორების ეკოლოგიური ანალოგები - ღრმა ზღვის ანელიდები პირისა და ნაწლავების გარეშე. პოგონოფორები ცხოვრობენ ოკეანეში იმ სიღრმეზე, სადაც მზის შუქი არ აღწევს. მაგრამ არის ცხელი წყაროები, რომლებიც წყალში ათავისუფლებენ წყალბადის სულფიდს (H 2 S). პოგონოფორას სხეული სავსეა სიმბიოზური ბაქტერიებით, რომლებიც წყალბადის სულფიდს გოგირდად ჟანგავს და მიღებული ენერგია გამოიყენება ნახშირორჟანგის დასაფიქსირებლად, როგორც ფოტოსინთეზში. ეს პროცესი კვებავს როგორც ბაქტერიებს, ასევე მატლებს, რომელშიც ისინი ცხოვრობენ. ვენდობიონტებისთვის ეს უფრო ადვილი იყო: ისინი ხშირად ცხოვრობდნენ არაღრმა წყალში, სადაც საკმარისი იყო მზის შუქი ფოტოსინთეზისთვის და კარგად შეეძლოთ იკვებებოდნენ სიმბიოზური ერთუჯრედიანი წყალმცენარეებით, რომლებიც ავსებდნენ მათ სხეულს. ესეც საკმაოდ რეალურია, არსებობენ თანამედროვე ჭიები და მოლუსკები, რომლებიც სწორედ ამას აკეთებენ – თუმცა მათთვის საკვების ეს წყარო დამატებითია. მაგრამ რატომ არ უნდა იყოს ის მთავარი? ვენდობიონტების სამყაროს, სადაც არავინ არავის ჭამდა, მაკმენამინმა უწოდა "ედიაკარას ბაღი", აშკარა ხუმრობითი მინიშნებით ედემის ბაღზე (PALAIOS, 1986, 1, 2, 178-182, doi: 10.2307/3514512) . ამ ჰიპოთეზის დიდი მინუსი ის არის, რომ ჯერ კიდევ ძნელია ტესტირება; უფრო მეტიც, ის, რა თქმა უნდა, არ შეიძლება ეხებოდეს ყველა ვენოდობიონტს გამონაკლისის გარეშე - ზოგიერთი მათგანი ცხოვრობდა ზღვაში უფრო ღრმა, ვიდრე იმ დონეზე, სადაც საკმარისი სინათლე აღწევს ფოტოსინთეზისთვის (“Proceedings of ნაციონალურიმეცნიერებათა აკადემია აშშ, 2009, 106, 34, 14438-14443). მაგრამ საბოლოოდ, ში სხვადასხვა პირობებიმათ შეეძლოთ სხვაგვარად ჭამა.

პარადოქსი ის არის, რომ "ედიაკარას ბაღის" კონცეფცია, როგორც ჩანს, ახლოსაა სიმართლესთან ნებისმიერი რეალისტური ვარაუდით ვენდობიონტების კვების რეჟიმის შესახებ. არ აქვს მნიშვნელობა მათში წყალმცენარეები ცხოვრობდნენ თუ არა. ედიაკარანულ სამყაროში ნამდვილად არავინ ჭამდა არავის (გარდა ერთუჯრედიანი საგნებისა, მაგრამ ერთუჯრედიანი ევკარიოტებიმათ შეუძლიათ ერთმანეთის ჭამა.) ფუნდამენტურად მნიშვნელოვანია, რომ ედიაკარანის თემებში გარკვეულ მომენტამდე არსებობდნენ არა მხოლოდ მტაცებლები (რომლებიც ჭამდნენ სხვა ცხოველებს), არამედ "ბალახოსმჭამელებიც" (რომლებიც აჭრიდნენ წყალმცენარეებს ან სხვაგვარად აქტიურად ჭამდნენ მათ). ამგვარად, წყალმცენარეების ხალიჩების ზრდაში ხელი არავინ შეუშლია.

ეს ყველაფერი შეიცვალა, როდესაც ზღვის წყალში ჟანგბადის კონცენტრაციის მატებამ (რომელიც, გეოლოგიური მონაცემების მიხედვით, ეტაპობრივი იყო მთელ ედიაკარანში) ზოგიერთ მრავალუჯრედოვან არსებას საშუალება მისცა დაეჩქარებინათ მეტაბოლიზმი საკმარისად, რათა დაეწყოთ ჭეშმარიტად აქტიური ცხოვრების წესი. არსებობდნენ „მოსაკრეფები“ - მსხვილ ცხოველებთან ერთად მამოძრავებელი სისტემადა პირი, რომელიც მოძრაობდა წყალმცენარეების ხალიჩების გასწვრივ და ჭამდა მათ დიდ ნაწილებს. ერთ-ერთი ასეთი „მკრეფი“ ჩვენთვის ნაცნობი კიმბერელა იყო. ცხოვრების წესისა და მოძრაობის სიჩქარის თვალსაზრისით, პირველი ედიაკარანის წყალმცენარეები, დიდი ალბათობით, თანამედროვე ლოკოკინებს ჰგავდნენ; ჩვენთვის ის უვნებლად გამოიყურება, მაგრამ ედიაკარანის მკვიდრთა "გახედვით" ასეთი არსებების გამოჩენა ნამდვილი კატასტროფა იყო. ზღვის მცენარეების ხალიჩები მაშინვე შეწყდა მყარი; ცხოველები მათ არა მხოლოდ ზემოდან ახეხავდნენ, არამედ ჭამდნენ ქვემოდან, ამისთვის დაეუფლნენ მიწაში შეღწევას (ზოოლოგები ასეთ ქმედებებს "მაღაროებს" უწოდებენ). აქვე მიიღეს ვენდობიონტებმაც, რომლებიც ედიაკარანის ბოლოს უბრალოდ გაქრა.

ამ მომენტიდან დაიწყო მუშაობა ეკოლოგების მიერ დიდი ხნის განმავლობაში დადგენილი და დამოწმებული ზოგადი ნიმუში სხვადასხვა გზებიუშუალო ექსპერიმენტებამდე: მტაცებლის ზეწოლის ქვეშ, მისი მტაცებლის მრავალფეროვნება იზრდება იმ საზოგადოებასთან შედარებით, სადაც მტაცებლები საერთოდ არ არიან (“Proceedings of the National Academy of Sciences USA”, 1973, 70, 5, 1486 წ. -1489). თუ ადრე ბენთოზური თემები გაჯერებული იყო წყალმცენარეების ძალიან ცოტა დომინანტური სახეობებით, ახლა ბალანსი დაიშალა და სწრაფი ევოლუცია დაიწყო. ამასობაში კომპლექტი ეკოლოგიური ნიშებიასევე გაფართოვდა ცხოველებისთვის ხელმისაწვდომი. გაჩნდა აქტიური დაფქული ხოჭოები, რომლებიც ადაპტირებულნი იყვნენ მუდმივ ბურუსში საცხოვრებლად, ქვედა ნიადაგის გავლისას ნაწლავებში და მისგან საკვები ნივთიერებების ამოღებას; აი რამდენი ზღვის ჭია ცხოვრობს - მაგალითად, ქვიშის ჭია. პირველად დედამიწის მჭამელმა ჭიებმა დაიწყეს ზღვის ფსკერზე არა მხოლოდ ჰორიზონტალური, არამედ ვერტიკალური გადასასვლელების გათხრა, რამაც გამოიწვია ნიადაგის ჟანგბადით გამდიდრება და ამით კიდევ უფრო გაადვილა მისი კოლონიზაცია სხვა ცხოველების მიერ. ამ მოვლენებს ეწოდა "სუბსტრატის რევოლუცია" (GSA Today, 2000, 10, 9, 1-7, ftp://rock.geosociety.org/pub/GSAToday/gt0009.pdf). ამრიგად, ევოლუციურმა ცხოველებმა არა მხოლოდ დაიკავეს მზა ეკოლოგიური ნიშები, არამედ აქტიურად შექმნეს ახლები, აქცევდნენ პროცესს ავტოკატალიტიკურ (თვითაჩქარებულ) ნიშებად.

ქვედა ზედაპირის ზოგიერთმა მკვიდრმა დაიწყო ეკოლოგიური ნიშების გაფართოება არა მიწისკენ, არამედ, პირიქით, წყლის სვეტისკენ. შედეგად წარმოიშვა ზოოპლანქტონი - პატარა ცხოველების საზოგადოება, რომლებიც წყალში არიან შეჩერებული და მასთან ერთად ტრიალებს. როგორც წესი, ზოოპლანქტონის წარმომადგენლები იკვებებიან წყლის გაფილტვრით და მისგან ფიტოპლანქტონის დაძაბვით, ანუ ერთუჯრედიანი წყალმცენარეები, რომლებიც მდებარეობს იმავე წყლის სვეტში (ასეთი უკვე იმდენი იყო კამბრიული აფეთქების დროს). და მართლაც, ადრეულ კამბრიულში, პირველი პლანქტონური ფილტრის მიმწოდებლები გამოჩნდა პალეონტოლოგიურ ჩანაწერში - ფილიალიპოდები ("პალეობიოლოგია", 1997, 23, 2, 247-262). ლაყუჩები, ისევე როგორც ყველა კიბოსნაირნი, არიან შეკრული კიდურების მფლობელები, რომლებიც თავდაპირველად განკუთვნილი იყო მიწაზე, ანუ ძირის გასწვრივ. ამიტომ, ეჭვგარეშეა, რომ მათ თავიანთი ევოლუციის ადრეული ეტაპები ბოლოში გაატარეს და პლანქტონურ ცხოვრების წესს მხოლოდ მოგვიანებით მიმართეს.

ზოოპლანქტონის გამოჩენის შედეგები გლობალური აღმოჩნდა. ფაქტია, რომ პლანქტერი ცხოველები ფილტრავენ არა მხოლოდ წყალმცენარეებს წყლიდან, არამედ ნებისმიერ სუსპენზიას, რომელშიც შეიძლება იყოს სულ მცირე საკვები ნივთიერებები. ეს ძირითადად მკვდარი ორგანიზმების მიმოფანტული ნაშთებია. სუსპენზიის გაფილტვრისა და მისგან სასარგებლო მოლეკულების გამოწოვის შემდეგ, პლანქტერები (ძირითადად კიბოსნაირები ამით განსხვავდებიან) ფრთხილად „აფუთავებენ“ დანარჩენს ნაწლავებში მკვრივ სიმსივნეებში - ფეკალური მარცვლები, რომლებიც სწრაფად იძირება და მიდიან ძირში. პელეტის შეჩერების ტრანსპორტირება - ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორი, რაც ამცირებს ოკეანეში წყლის სიმღვრივეს. ამრიგად, პლანქტონური ფილტრის მიმწოდებლების გამოჩენის შემდეგ, წყალი გამჭვირვალე გახდა, სინათლემ მასში უფრო ღრმა სიღრმეში შეაღწია და მასში ჟანგბადის კონცენტრაცია გაიზარდა (ნაწილი ადრე იხარჯებოდა იმავე მკვდარი სუსპენზიის დაჟანგვაზე). პირველმა ფაქტორმა გაზარდა ზონის სიღრმე, რომელშიც შესაძლებელია ფოტოსინთეზი, მეორემ გააუმჯობესა პირობები ბენთოზური ფაუნისთვის. ყველა მონაცემის მიხედვით, გამჭვირვალე ჟანგბადიანი ფანეროზოური ოკეანე მკვეთრად განსხვავდება ტალახიანი პრეკამბრიული ოკეანესაგან („Geobiology“, 2009, 7, 1, 1-7). ამავდროულად, ატმოსფეროში ჟანგბადის კონცენტრაციაც გაიზარდა. ბუნებრივია, ახალ პირობებში, მცენარეთა და ცხოველთა მრავალფეროვნება კიდევ უფრო გაიზარდა. კიდევ ერთი ავტოკატალიტიკური მარყუჟი დახურულია.

მტაცებლის მოსვლა

ყველა ცხოველი, რაზეც აქამდე ვისაუბრეთ, იყო ძალიან ფართო გაგებით"ბალახოსნები". ისინი ჭამდნენ ან ფოტოსინთეზურ ორგანიზმებს, ან, უარეს შემთხვევაში, ვიღაცის მკვდარს. ამავდროულად, "ბალახოსანთა" საკუთარი ბიომასა იყო ღირებული (და რაღაც მომენტამდე სრულიად გამოუცხადებელი) რესურსი ცხოველებისთვის, რომლებიც იკვებებიან სხვა ცხოველებით, ანუ მტაცებლებისთვის. თავიდან მტაცებლები უბრალოდ არ არსებობდნენ. მაგრამ აქტიური ცხოვრების ისეთი ატრიბუტების არსებობისას, როგორიცაა ნერვული სისტემა, კუნთები და პირის ღრუს აპარატი, მათი გამოჩენა მხოლოდ დროის საკითხი იყო. პირველი დიდი მტაცებლები, რომლებიც უკვე სავსებით სპეციალიზირებულნი არიან სხვა მრავალუჯრედიანი ცხოველების კვებით, გამოჩნდნენ დაახლოებით 520 მილიონი წლის წინ; ეს არის დინოკარიდები - კარგად მოცურავე არსებები, რომლებიც დაკავშირებულია ართროპოდებთან ("Gondwana Research", 2014, 25, 896-909, doi, 10.1016/j.gr.2013.06.001). დინოკარიდების ყველაზე ცნობილი წარმომადგენელია ანომალოკარისი, წვრილი, სეგმენტირებული არსება დაახლოებით ერთი მეტრის სიგრძით, რთული სახიანი თვალებით და ძლიერი შეკრული პირის ღრუს კიდურებით, რომლებიც აშკარად ემსახურებოდა მოძრავი მტაცებლის დაჭერას. კამბრიულის დასაწყისში ასეთი მტაცებლები არ არსებობდნენ. „ჩონჩხის რევოლუცია“ უდავოდ იყო რაღაცნაირად პასუხი მათ გარეგნობაზე; ზღვის წყლის ქიმიური შემადგენლობის შეცვლა მხოლოდ ამარტივებს. და ჩონჩხების გამოჩენამ, თავის მხრივ, დაიწყო ახალი ეკოლოგიური ნიშების განვითარება. სტივენ სტენლი საკმაოდ სამართლიანად წერდა, რომ წმინდა ბიოლოგიური მიზეზები საკმარისია კამბრიული აფეთქების ასახსნელად; ბიოსფეროზე გარედან მოქმედმა ფაქტორებმა შეიძლება გავლენა მოახდინონ ამა თუ იმ პროცესის სიჩქარეზე, მაგრამ ყველა ძირითადი მოვლენა მათ გარეშე შეიძლება აიხსნას. მრავალუჯრედიანი ცხოველთა მრავალფეროვნების აფეთქება იყო ავტოკატალიტიკური პროცესების სერიების ბუნებრივი შედეგი, რომელიც ამოქმედდა პირველი „ბალახოსმჭამელთა“ გამოჩენით (როგორც კიმბერელა) და წარმოიშვა თემების, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეკოსისტემების დონეზე. ეკოლოგიის მიღმა, კამბრიული აფეთქების ახსნა ნამდვილად შეუძლებელია.

მტაცებლების მოსვლასთან ერთად, სიცოცხლის ახალი ფორმების ფორმირების პროცესი ოდნავ შენელდა. შემუშავებულია ეკოლოგიური ნიშების რეპერტუარი, თითქმის ყველა მათგანი უკვე განაწილებულია და ოკუპირებულია. რა თქმა უნდა, თემების გაფართოება გაგრძელდა - უფრო ნელა. მაგალითად, მხოლოდ კამბრიული პერიოდის დასრულების შემდეგ გამოჩნდნენ ყვავი მოლუსკები, რომლებიც იკავებენ მტაცებლების საკმაოდ ეგზოტიკურ ნიშას (“Advances in Marine Biology”, 2002, 42, 137-236). მაგრამ ისეთ მასშტაბებს, როგორიც იყო ედიაკარანისა და კამბრიის მიჯნაზე, ცხოველთა ფართომასშტაბიანი ევოლუცია აღარასოდეს მიაღწია.

მოვლენის ისტორიის თვალსაზრისით, კამბრიული აფეთქების დასაწყისად შეიძლება ჩაითვალოს პირველი ეფექტური წყალმცენარეების (კიმბერელა) გამოჩენა, ხოლო დასასრული - პირველი ეფექტური მტაცებლების (Anomalocaris) გამოჩენა. კიმბერელა 555 მილიონი წლის წინ გაჩნდა, ანომალოკარისი - 520 მილიონი წლის წინ, მათ შორის ინტერვალი 35 მილიონი წელია. არც ისე სწრაფად.