Крихітні непомічені істоти могли спричинити вибух життя на Землі

Близько 480 мільйонів років тому на Землі з’явилося сліпуче розмаїття смаків життя. Довгий час існували припущення про те, що спричинило таке бурхливе випромінювання нових видів – від астероїдного пилу чи тектонічної активності до різкого підвищення рівня кисню в атмосфері.

Тепер скелі зі штату Меріленд, США, вказують на малоймовірного героя: доісторичні морські черв’яки, можливо, зробили величезний внесок у Велику Ордовицьку подію біорізноманіття.

“Неймовірно уявити, як такі маленькі тварини, які сьогодні навіть не існують, могли так глибоко змінити хід еволюції”, – вигукує геобіолог з Університету Джона Гопкінса Майя Гомес (Maya Gomes).

Реконструкція черв’якоподібного Facivermis з Кембрійського періоду. (Qohelet12/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0)

Американські дослідники виявили підвищений рівень мінералу під назвою пірит у певних відкладеннях на дев’яти ділянках Чесапікської затоки. Для утворення піриту з осадових мінералів потрібне постійне постачання кисню, але він також легко вступає в реакцію з киснем, викрадаючи його з океану, а потім і з атмосфери.

Але чим більше піриту утворюється, а потім замикається під землею, тим більша концентрація кисню може накопичуватися. Це корисний проксі-індикатор, за допомогою якого здавна вимірювали рівень кисню.

“Це щось на кшталт Золотоволоски, – пояснює палеокліматолог Калев Ханцу з Університету Джона Хопкінса. “Умови мають бути ідеальними. Потрібно трохи перемішати, щоб кисень потрапив в осад, але не настільки, щоб кисень зруйнував весь пірит і не утворився чистий осад”.

Рівень піриту в осаді свідчить про те, що щось перемішувало дно океану таким чином, що не давало цьому мінералу вкрасти надто багато кисню зі зростаючого рівня кисню.

Ханцу та його колеги сильно підозрюють, що цими ранніми змішувачами океанічних відкладів були черв’яки, які заривалися разом з іншими істотами, що взаємодіяли з морським дном.

“Ми припускаємо, що поховання піриту… збільшилося під час тривалої біотурбації”, – пояснюють дослідники у своїй статті.

Ілюстрація пенісного черв’яка кембрійського періоду. (Smokeybjb/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0)

Черв’яки та інші живі істоти під землею продовжують відігравати величезну роль у біотурбації і сьогодні – фізично перемішуючи верхні шари ґрунту, забезпечуючи обмін рідиною та киснем, а також кругообіг інших важливих поживних речовин, включаючи залізо, сірку і вуглекислий газ.

Дослідники оновили попередні моделі доісторичних рівнів кисню за допомогою своїх показників біотурбації. Результати свідчать про те, що рівень кисню залишався стабільним протягом мільйонів років, поки різко не зріс у Кембрійському (починаючи з 538,8 мільйона років тому) та Ордовицькому періодах. Це зростання було більшим, ніж припускали попередні реконструкції, але не могло тривати нескінченно довго.

“Це збільшення ефективності поховання піриту було б тимчасовим, оскільки інтенсифікація біотурбації в поєднанні зі зростанням [концентрації O2] в кінцевому підсумку призвела б до того, що в осадовому масиві з’явилася б достатня окислювальна сила, щоб придушити утримання піриту”, – пишуть Ханцу з командою.

Лише після другого виявленого сплеску поховання піриту в Ордовику, 485-445 мільйонів років тому, Земля досягла і потім підтримувала майже сучасний рівень кисню. Це збіглося з 30-мільйонним періодом швидких еволюційних змін, що призвели до створення незліченної кількості нових видів.

“Завжди існувало питання, як рівень кисню співвідноситься з моментами в історії, коли еволюційні сили посилюються і ви бачите більшу різноманітність життя на планеті”, – говорить Гомес.

“Завдяки цій роботі ми зможемо дослідити хімію ранніх океанів і переосмислити окремі частини геологічного літопису”.

Схоже, що ці сплески кисню, яким сприяли розкопки черв’яків, допомогли вражаючому розмаїттю життя на Землі.