Происхождение сложной жизни

Происхождение так называемой сложной жизни − одна из величайших тайн для науки. Как могли небольшие примитивные клетки превратиться в то многообразие современных форм, которое мы наблюдаем сегодня? Во всех учебниках есть лишь одно объяснение: кислород. Жизнь начала развиваться, потому что его уровень в атмосфере начал стремительно увеличиваться 630-635 миллионов лет назад.

Однако новое исследование морской губки, поднятой со дна фьорда Кертеминне в Дании, показало, что такое объяснение можно, по крайней мере, подвергнуть сомнению. Оказалось, животные могут жить и развиваться даже при очень ограниченных поставках кислорода. На самом деле такие формы могут жить и расти даже тогда, когда атмосфера содержит только 0,5% от уровня кислорода в современной атмосфере.

"Наши исследования показывают, что происхождению животных не мешал низкий уровень кислорода", – говорит Дэниел Миллс (Daniel Mills), учёный из Северного центра земной эволюции при университете Южной Дании (Nordic Center for Earth Evolution at the University of Southern Denmark).

Чуть более половины миллиарда лет назад первые формы сложной жизни эволюционировали на Земле. За миллиарды лет до этого жизнь состояла из простых одноклеточных. Появление животных совпало со значительным ростом атмосферного кислорода. По этой причине многим учёным казалось очевидным, что два этих события связаны. Напрашивался вывод, что повышение уровня кислорода и привело к эволюции животных.

"Но никто не пытался понять, в каком количестве кислорода такие животные нуждаются, – рассказывает Миллс. – Поэтому мы и решили это выяснить".

Ныне живущие существа, которые больше всего походят на роль первых обитателей нашей планеты, − морские губки. Вид Halichondria panacea проживает всего в нескольких метрах от исследовательского центра морской биологии в Кертеминне при университете Южной Дании, так что Дэниел Миллс без труда раздобыл образцы для своего исследования.

Исследователи держали губки в аквариуме и постепенно уменьшали уровень кислорода. Даже при концентрации в 200 раз меньше первоначального уровня животные просуществовали до конца исследования, то есть ещё 10 дней после того, как уровень кислорода прекратил падать.

"Они продолжали дышать и развиваться даже тогда, когда уровень кислорода достиг 0,5% от того уровня, который характерен для атмосферы наших дней, – продолжает исследователь. – Это гораздо ниже, чем, как нам казалось, было необходимо для жизни животных".

В связи с этим возникает вопрос: если низкий уровень кислорода не помешал развитию животных, то как он в принципе влиял на первые формы жизни? Почему жизнь состояла только из примитивных одноклеточных бактерий и амёб в течение миллиардов лет, а потом неожиданно зародились сложные животные?

"Должно быть, в игру вступили и другие экологические и эволюционные механизмы, – считает исследователь. – Возможно, жизнь оставалась на примитивном микробном уровне так долго, потому что требовалось время, чтобы разработать биологический механизм, необходимый для образования животного. Может быть, древней Земле не хватало животных, и многим одноклеточным существам попросту было тяжело развиваться".

Одной из причин, по которой ранние океаны были бедны кислородом, возможно, было изобилие в них мёртвых микробных форм, которые потребляли кислород во время гниения. Некоторые геологи, например, считают, что такие животные, как губки, могут очистить воду. Так что, вполне вероятно, с их появлением уровень кислорода в водах возрос, и началась эволюция более сложных форм, нуждающихся в большем количестве кислорода.

Подробности исследования датчан были опубликованы в журнале PNAS.