По оценкам, сегодня обитает около 8 миллионов видов животных, составляющих большую часть документально подтвержденного биоразнообразия Земли и обитающих почти во всех ее средах обитания. Однако на протяжении большей части истории Земли животные полностью отсутствовали.
Время появления первых животных знаменует собой сдвиг в истории жизни на Земле. Конечно, поскольку мы сами являемся животными, это также история нашего происхождения. В любом случае, без животных наша планета была бы совсем другим миром.
Вопрос о том, когда именно они появились, озадачивал ученых на протяжении веков. Даже Чарльз Дарвин был поставлен в тупик. Он предсказал долгую историю эволюции от простых одноклеточных организмов до сложных животных. Однако древнейшие окаменелости животных, о которых знал Дарвин, датируемые примерно 500 миллионами лет назад, были достаточно крупными - их можно было видеть невооружённым глазом - и часто имели раковины и экзоскелеты, то есть были достаточно сложными.
Ученые привыкли думать, что окаменелости животных появились внезапно в период времени около 500 миллионов лет назад, называемый кембрийским взрывом, названный так потому, что летопись окаменелостей, по-видимому, свидетельствует о внезапном буме сложной жизни в это время. Мы знаем, что первые животные эволюционировали в океанах, и благодаря своей способности передвигаться и зарываться в норы они коренным образом изменили углеродный цикл Земли.
Однако со времен Дарвина палеонтологи обнаружили еще тысячи окаменелостей, некоторые из них более древние, чем кембрийский взрыв. Отпечатки странного вида организмов, называемых эдиакарской биотой, были обнаружены в 1950-х годах в горных породах и датированы примерно 574-539 миллионами лет назад (эдиакарский период). Некоторые окаменелости эдиакарской биоты представляют собой древнейшие из известных окаменелостей животных.
Однако эти недавние достижения лишь на некоторое время отодвинули летопись окаменелостей животных назад. Были опубликованы сообщения о более древних и более простых окаменелостях, похожих на животных. Например, губкообразные окаменелости из гор Маккензи в Канаде возрастом около 800 миллионов лет. Но пока еще нельзя окончательно доказать, что эти более древние окаменелости принадлежат животным. Это могли быть водоросли, а возможно, и вовсе лже-окаменелости.
Кроме того, наличие окаменелостей не обязательно подтверждает дату эволюционного происхождения животных. Лишь малая часть жизни когда-либо была окаменелой, а это означает, что летопись окаменелостей полна пробелов.
Не имея точных данных о первых окаменелостях животных, палеонтологи обратились к молекулярной биологии, используя генетику для отслеживания родословной. Этот метод, называемый молекулярными часами, работает путем отбора проб генетики современных животных и сравнения их ДНК. Различия в ДНК между видами показывают, насколько сильно произошла эволюция.
Хотя молекулярные часы могут дать лишь приблизительные данные о времени происхождения животных, большинство из них сходятся примерно на 800-700 миллионах лет назад, задолго до эдиакарской биоты.
Это дает нам две оценки происхождения животных с разницей более чем в 200 миллионов лет. С одной стороны, окаменелости древнейших вендобионтов датируются 574 миллионами лет назад, в то время как, с другой стороны, молекулярные часы предполагают, что возраст самых первых животных может достигать 800 миллионов лет.
В своей недавней статье Росс Андерсон, научный сотрудник Оксфордского университа предложил новый способ оценки сроков происхождения животных. Вместо того чтобы документировать древнейшие окаменелости животных, он и его коллеги сначала рассмотрели, какие породы могли бы сохранить их.
Тип строения животного определяет, в какой породе оно может превратиться в окаменелость. У многих животных есть панцири и скелеты, которые могут сохраниться в большинстве типов осадочных пород, таких как песчаник, которые образуются в виде речных отложений. Однако у первых живых существ не было панцирей или скелетов. Они развили эти структуры позднее.
Изучение таких отложений, как залежи ископаемых сланцев Берджесс в Канаде, возраст которых составляет около 508 миллионов лет, показало команде Андерсона, что окаменелости животных, лишенных панцирей или скелетов, таких как черви, часто приурочены к породам, богатым глинистыми минералами. Глины обладают антибактериальными свойствами и могут останавливать гниение мягких тканей животных.
Они проанализировали горные породы геологических эпох старше эдиакарского периода (635 миллионов лет), чтобы определить, какие из них имели богатый глиной состав, необходимый для окаменения первых животных. Редкие породы возрастом около 790 миллионов лет из Канады, Норвегии и России обладают необходимыми свойствами - они также богаты глиной.
Хотя в этих скалах могли бы сохраниться окаменелости первых животных, их там попросту нет. Это говорит о том, что окаменелости животных на данный момент отсутствуют не потому, что они не могли там сохраниться, а, возможно, потому, что их там не было — что животные еще не эволюционировали.
Палеонтологам теперь необходимо исследовать больше геологических объектов по всей планете, чтобы подтвердить наличие самых молодых богатых глиной пород, в которых могли сохраниться первые животные, но где отсутствуют окаменелости животных. Это поможет нам разобраться в истинных сроках происхождения животных.