211service.com
Evolution trūkstošā saite
Džons Grocingers ir veltījis savu karjeru, lai atrisinātu vienu no karstāk apspriestajiem evolūcijas bioloģijas noslēpumiem — tas, kas notika pirms simtiem miljonu gadu, izraisot spontānu dzīvības uzliesmojumu, kas radīja visu mūsdienās uz Zemes esošo dzīvnieku agrīnos senčus. Viņš atgriezās MIT 2002. gada janvārī pēc gada, ko pavadīja Tuvajos Austrumos, kur savāca fosilijas saturošus akmeņus, kas datēti ar šo tā dēvēto kembrija sprādzienu. Pamatojoties uz šīm fosilijām, Institūta Zemes, atmosfēras un planētu zinātņu nodaļas sedimentologs Grocingers uzskata, ka ir atradis atbildi.
Saskaņā ar fosilajiem ierakstiem dzīvība uz Zemes radās pirms 3,5 miljardiem gadu sīku fotosintētisko baktēriju veidā. Gandrīz trīs miljardus gadu uz planētas nebija nekā lielāka par baktērijām, planktonu un mikroskopiskām jūraszālēm. Tad pēkšņi, apmēram pirms 540 miljoniem gadu, tumšajā okeāna dziļumā radās bagāta sīku dzīvnieku kopiena. No gariem smailiem tārpiem līdz piecu acu radījumiem ar šļūtenēm, kas satver muti, tie pilnībā pārveidoja okeāna dibenu pirms aptuveni 10 miljoniem gadu — evolūcijas laikā tikai acu mirklī. Tie bija pirmie pārstāvji no praktiski visām lielākajām dzīvnieku grupām uz Zemes šodien un, iespējams, vēl citām grupām, kas jau sen pazudušas.
Zinātnieki ir nākuši klajā ar dažādiem Kembrija sprādziena skaidrojumiem. Saskaņā ar vienu teoriju plēsēju parādīšanās varētu būt izraisījusi straujas evolūcijas periodu: agrīnie plēsīgie dzīvnieki, cenšoties pielāgoties, ieguva aizsardzības mehānismus, piemēram, cietos čaulas. Vēl viena iespēja ir tāda, ka atmosfēras skābekļa palielināšanās veicināja sarežģītāku ķermeņa struktūru attīstību: skābeklis ir nepieciešams skeleta attīstībai un augšanai. Lai noskaidrotu, kas patiesībā notika, Grocingers 2001. gada janvārī devās uz Omānu, lai meklētu fosilijas akmeņos, kas iegūti no naftas atradnēm piecus kilometrus zem zemes. Šo fosiliju priekšrocība ir tā, ka tās ir ļoti labi saglabājušās, saka Grocingers.
Kad viņš atveda savus iežu paraugus atpakaļ uz MIT analīzei, Grocingers bija pārsteigts par redzēto. Kopā ar diviem saviem kolēģiem — ģeohronologu Semu Bouringu un ģeobiologu Rodžeru Samonsu — viņš trīs dimensijās rekonstruēja, kā okeāna baseins būtu izskatījies pirms Kembrija perioda, ģeoloģiskā perioda, kurā notika dzīvības eksplozija. Akmeņos esošās fosilijas liecināja, ka pirms Kembrija perioda okeāna rifos atradās agrīnie dzīvnieku prototipi ar mīkstiem čaumalām. Cloudina , tārpveida būtne, un Namacalathus , niecīgs dzīvnieks, kas veidots kā vīna kauss. Tomēr, kad sākās kembrija periods, šie organismi vienkārši pazuda.
Pētot oglekļa izotopus akmeņos, Grocingers un Bourings konstatēja, ka tieši pirms Kembrija perioda sākuma notika liela vides katastrofa: okeāni pēkšņi pārtrauca cirkulēt. Šis notikums izraisīja šo agrīno dzīvnieku masveida izzušanu, iespējams, pateicoties tādu siltumnīcefekta gāzu kā oglekļa dioksīda un metāna pieplūdums, kas izdalījās no okeāniem brīdī, kad okeāni atkal sāka cirkulēt. Grotzingers apgalvo, ka agrīno dzīvnieku bojāeja attīrīja spēles laukumu un ļāva parādīties jaunai, daudzveidīgākai un labāk pielāgotai dzīvnieku grupai.
Tas nebija rezultāts, ko Grocingers domāja atrast. Mūsu sākotnējā teorija bija tāda, ka visas daudzveidīgās Kembrija faunas parādīšanās drīzāk bija cieto čaulu izgudrošanas rezultāts, kas ļāva pēkšņi saglabāt šos organismus fosilajos ierakstos, viņš saka. Man nebija ne jausmas, ka mēs nāksim klajā ar izzušanas stāstu.
Deviņdesmito gadu sākumā Grocingers bija atklājis prekembrija fosilijas Cloudina un Namacalathus Namībijā. Bet fosilie ieraksti uz robežas starp prekembriju un kembriju ir slikti saglabājušies, un agrīno radījumu liktenis joprojām bija mīkla. Grocingers domāja, ka tie ir tikai pārejas dzīvnieki starp pašiem pirmajiem dzīvnieku prototipiem un daudzveidīgo Kembrijas faunu. Bet, pamatojoties uz saviem datiem no Omānas, viņš uzskata, ka kembrija sprādzienu izraisīja agrīno dzīvnieku izzušana. Tas ir lielisks stāsts, taču pretēji tam, ko biju gaidījis, viņš saka.
Grotzingera atradums patiešām ir kūpošais lielgabals, saka Endrjū Knolls, Hārvardas universitātes evolūcijas biologs, kurš pirms dažiem gadiem bija viens no pirmajiem, kas ierosināja izzušanas teoriju, lai izskaidrotu Kembrija sprādzienu. Un, lai gan Knolls un daudzi citi zinātnieki ir atraduši pierādījumus par būtiskām vides izmaiņām uz prekembrija un kembrija robežas, neviens nav spējis šo notikumu tieši saistīt ar agrīno prototipu dzīvnieku pazušanu. Jaunie dati no Omānas pirmo reizi apvieno šos divus notikumus, veidojot izzušanas teoriju, saka Grocingers, pilnīgs slam dunk.
Jaunie pierādījumi saskan arī ar citu būtisku izzušanu dzīvnieku evolūcijas vēsturē. Piemēram, dinozauri un zīdītāji līdzās pastāvēja pirms 150 miljoniem gadu. Tomēr visu šo laiku zīdītāji nekad nav izkļuvuši no tādas ekoloģiskās kastes, kurā tos bija ieslodzījuši dinozauri, saka Knolls. Tā vietā viņi palika mazi žurkveidīgi sīkumi, kas skraidīja pa kokiem. Tomēr vadošā teorija tagad apgalvo, ka tad, kad meteors ietriecās Zemē pirms 65 miljoniem gadu, iznīcinot dinozaurus, zīdītāji izdzīvoja. Šajā jaunajā, atvērtajā vidē tie ātri attīstījās, izauga lieli un aizpildīja tukšās ekoloģiskās nišas. Līdzīgi zīdītāju varianti, iespējams, jau iepriekš tika ražoti ģenētisku mutāciju rezultātā, taču dinozauru valdīšanas laikā tos būtu likvidējusi dabiskā atlase. Pēc dinozauru izzušanas lielākie zīdītāji izdzīvoja.
Vienmēr pastāv spriedze starp ģenētiku un vides iespējām, saka Grocingers, kurš nesen tika ievēlēts Nacionālajā Zinātņu akadēmijā. Lai gan gēni nosaka, kā organisms izskatās, viņš saka, fiziskie spēki veido sugas evolūcijas gaitu. Un, kad šie spēki ir lieli, tie var atvērt durvis uz pilnīgi jaunām dzīvības formām.
Lai pārbaudītu Omānas rezultātus, MIT pētnieki tagad ir pārcēlušies uz Ķīnu, kur viņi ir atraduši klintis, kas datētas ar prekembrija un kembrija robežu. Bourings saka, ka Ķīnā ir daudz pareizā vecuma akmeņu, un to saglabāšana šķiet iespaidīga. Nākamajā gadā mēs sagatavosim daudz interesantu datu. Vairāk fosiliju un senās vides parakstu turpinās izgaismot to, kā šīs intriģējošās radības, kas Kembrija okeānos plauka pirms simtiem miljonu gadu, nokļuva uz Zemes.