Биология
Открыт гигантский доисторический организм, вымерший 400 млн лет назад
Эти организмы могли доминировать на суше, формируя первые высокие структуры в экосистемах, где росли только низкорослые растения и простые мхи.
доисторический организм
Northern Rogue Studios
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, подробно изучило прототакситы — гигантские организмы, которые впервые появились на суше около 407 миллионов лет назад. Международная команда ученых выяснила, что эти существа представляли собой ранее неизвестную ветвь сложноклеточных организмов, не относящуюся ни к грибам, ни к растениям.
Доисторические гиганты
Прототакситы могли вырастать до 8 метров, возвышаясь над первобытными ландшафтами девонского периода. Их стволы были гладкими, без ветвей, листьев или цветов, а настоящих корней у них не было. Возможно, они держались на земле с помощью простого луковичного основания. Эти организмы могли доминировать на суше, формируя первые высокие структуры в экосистемах, где росли только низкорослые растения и простые мхи.
С момента открытия первых окаменелостей в середине XIX века ученые спорили, что это было: гигантские грибы, водоросли или странные растения. Каждое новое открытие подогревало дебаты, и окончательного ответа долго не было. Новое исследование предлагает более убедительные доказательства, хотя полностью вопрос все еще открыт.
Внутреннее строение Prototaxites taiti представляло собой сеть переплетённых трубок, которые соединялись в сложные разветвлённые узлы. Трёхмерную структуру этих узлов учёные смогли подробно рассмотреть с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии.
Исследование образцов
Команда сосредоточилась на образце Prototaxites taiti, найденном в Райнийском кремнистом месторождении на северо-востоке Шотландии. Это место известно необычайно хорошо сохранившимися окаменелостями растений, грибов и животных.
Для изучения внутренней структуры ученые использовали конфокальную лазерную сканирующую микроскопию и 3D-моделирование, что позволило заглянуть внутрь ствола, не разрушая его. Внутреннее строение оказалось крайне сложным: переплетенные трубки формировали плотные узлы в местах ветвления. Такие трехмерные структуры сильно отличались от простых гиф грибов, состоящих из однотипных длинных трубочек. Кроме того, образец содержал три типа трубок с разной плотностью стенок и расположением в пространстве, что делает его уникальным среди известных организмов.
Фото: University of Edinburgh
Ископаемый образец Prototaxites taiti на мшистой поверхности, напоминающей ландшафт раннего девона
Химический анализ
Чтобы выяснить химический состав, исследователи использовали методы, основанные на искусственном интеллекте. Белок хитин, обычно встречающийся в окаменелых грибах и насекомых, полностью отсутствовал. Это исключало принадлежность прототаксита к известным группам грибов. Также специалисты сравнили химическую подпись с составом современных растений, водорослей и грибов, но совпадений не нашли.
Доктор Эванс из Эдинбургского университета отметил:
Реклама
«Внутреннее строение и химический состав подтверждают, что прототакситы не были грибами или растениями. Это отдельная ветвь сложноклеточной уникальной жизни, которой больше нет на Земле».
Утраченная ветвь жизни
Прототакситы, вероятно, играли ключевую роль в формировании ранних экосистем, создавая вертикальные структуры и возможно влияя на микроклимат вокруг себя. Они могли служить укрытием для мелких животных и растений, участвовать в круговороте органических веществ и минералов.
«Наш комплексный подход исключает гипотезу о том, что Prototaxites taiti был аскомицетным грибом, — пишут авторы. — Эти организмы принадлежат ранее неизвестной вымершей линии эукариот».
Другими словами, прототакситы формировали отдельную эволюционную ветвь, которая не оставила современных потомков.
Геологи выяснили, что сделало Землю пригодной для жизни: видео
Жизнь на Земле могла зародиться из липких гелей — показало исследование
Биология
Осьминоги заставили усомниться в причинах эволюции большого мозга
Популярная теория связывает крупный мозг с насыщенной социальной жизнью, но осьминоги в эту схему не вписываются — значит, дело в чем-то другом.
Vladimir Wrangel/Shutterstock/FOTODOM
Большой мозг у осьминогов мог возникнуть из-за факторов среды, а не социальных взаимодействий.
У млекопитающих крупный мозг традиционно объясняют социальным поведением — эту идею называют гипотезой социального мозга. Считается, что чем больше социальных связей у вида, тем больше мозг нужен для управления ими. Эта закономерность прослеживается у приматов, дельфинов и верблюдовых.
Однако существуют животные вроде головоногих — осьминогов, кальмаров, каракатиц и наутилусов, — у которых относительно большой мозг и признаки сложного поведения, но при этом они ведут в основном одиночный образ жизни. У них почти нет родительской заботы, сложных групповых взаимодействий или социального обучения.
Чтобы выяснить, что стоит за крупным мозгом у этих животных, Майкл Мутукришна из Лондонской школы экономики и его коллеги собрали данные по 79 видам головоногих, для которых есть информация о мозге, результатами чего поделились в препринте на bioRxiv.
Инопланетные существа
За размер мозга они приняли общий объем центральной нервной системы. Это необходимо, потому что, например, у осьминога не один мозг, а девять: центральный в голове, управляющий нервной системой, и по одному полуавтономному «мини-мозгу» в каждой из восьми конечностей.
«Что может быть более отличным от человека, чем этот инопланетный вид с его причудливым многокомпонентным мозгом, распределенным по щупальцам?» — говорит Мутукришна.
Собранные данные не выявили связи между размером мозга и социальностью, но показали, что у головоногих мозг, как правило, крупнее, если они обитают на мелководье или у морского дна. В таких средах больше объектов для взаимодействия, манипуляций или даже использования в качестве орудий, а также выше калорийность ресурсов. Виды, плавающие в бедной деталями глубоководной пучине, обычно имеют меньший мозг.
«Эта зависимость довольно устойчива, — отмечает Мутукришна. — Но вывод осторожный», потому что данные о мозге есть лишь для 10% из примерно 800 ныне живущих видов головоногих.
«Интересно, что у осьминогов нет эффекта социального мозга, но это неудивительно», — считает профессор Робин Данбар из Оксфордского университета, предложивший гипотезу социального мозга около 30 лет назад. По его словам, поскольку осьминоги не живут сплоченными социальными группами, их мозгу не нужно выполнять связанную с этим дополнительную работу.
Реклама
Снос домов в Москве до 2032 года: полный список адресов!
snosmscow.ru
Реклама
Вполне возможно, что каждый раз, когда головоногие осваивали более глубокие воды, размер их мозга уменьшался, предположил Пол Кац из Массачусетского университета в Амхерсте.
«Это как с животными, попавшими на острова: они мельчают. Существует островной феномен, а значит, может быть и глубоководный», — говорит он, но добавляет, что это может быть просто корреляция.
Гипотеза культурного мозга
Ранее Мутукришна опубликовал исследование китов и дельфинов, показав, что размер мозга предсказывает широту их социального и культурного поведения, а также экологические факторы, такие как разнообразие добычи. То, что головоногие, отделившиеся от позвоночных более 500 млн лет назад, демонстрируют сходную закономерность — которую он также моделировал для людей, — служит подтверждением гипотезы культурного мозга, разработанной Мутукришной и его коллегами. Согласно ей, информационные и экологические факторы отбора тоже могут приводить к появлению крупных сложных мозгов.
«Большой мозг — не только результат социальности», — подчеркивает исследователь.
«Я полностью согласен, что объяснения большого мозга у людей основаны на том, что мы знаем о самих себе. Поэтому чтобы по-настоящему понять эволюцию крупного мозга, нужно изучать далекие от нас виды», — уверен Кац.
Однако, по его мнению, трудно судить о поведении современных видов и делать выводы о том, что происходило 500 млн лет назад, когда мозг головоногих эволюционировал в совершенно иной системе «хищник—жертва», задолго до широкого распространения рыб. Кроме того, другие данные свидетельствуют: мозг головоногих увеличился в результате конкуренции с рыбами.
Данбар предполагает, что осьминогам в целом требуется много мозговых ресурсов, потому что у них восемь независимо управляемых конечностей.
«До конца не ясно, что такое мозг осьминога: у него словно бы есть понемногу мозга в каждой руке. Но многое из того, что делает мозг, — это управление телом, поддержание жизнедеятельности», — говорит он.
Тем не менее, идея, что большой мозг развивается там, где больше калорий, имеет смысл, заключает профессор: «Нельзя увеличить мозг, не решив энергетическую проблему. А когда большой мозг уже есть, его можно использовать для самых разных целей. Именно поэтому люди умеют читать, писать и решать сложные математические задачи, хотя все это не входило в нашу среду эволюционного отбора».
В центре внимания — дофамин: что помогло нашему мозгу стать таким большим
Открытие: щупальца осьминога управляются уникальной нервной системой