Внезапно, словно из ниоткуда, в породах возрастом 538 миллионов лет появились древнейшие окаменелые останки сложных животных. Самые ранние из них — это простые следы, называемые Treptichnus, оставленные червеобразным существом с головой и хвостом. Вскоре возникли и другие животные, предки современных групп: древние членистоногие, похожие на крабов, раковинные моллюски, предки морских звезд и ежей.
Это быстрое появление столь разных существ и их отсутствие в более древних породах озадачило Чарльза Дарвина. Оно противоречило его идее постепенной эволюции и продолжает сбивать с толку ученых. В 1859 году в своей работе «О происхождении видов» Дарвин писал: «Если моя теория верна… то в течение этих огромных периодов времени мир был населен множеством живых существ. На вопрос, почему мы не находим следов этих древних эпох, я не могу дать ответа».
Сегодня ученые спорят о том, когда именно появились эти древние животные. Эта проблема связана с изобретением конца XX века — молекулярными часами. В своей книге «Древо жизни» я объясняю, что молекулярные часы основаны на идее постепенного накопления изменений в генах, подобно тиканью старинных часов. Подсчитав количество генетических различий между двумя видами, можно определить, насколько они далеки по родству и когда жил их общий предок. Например, люди и шимпанзе разошлись 6 миллионов лет назад. Если одно генетическое различие соответствует одному миллиону лет, то ген шимпанзе, отличающийся от человеческого на шесть раз, указывает на их разделение 6 миллионов лет назад.
Молекулярные часы помогают нам определить время эволюционных событий в геологической истории жизни.
Когда зоологи начали использовать молекулярные часы, они сделали неожиданный вывод: предок всех сложных животных жил около 1,2 миллиарда лет назад. Последующие исследования позволили уточнить эту оценку до примерно 570 миллионов лет назад. Однако это всё равно на 30 миллионов лет раньше первых ископаемых.
Этот промежуток в 30 миллионов лет оказался важным для теории Дарвина. Он даёт достаточно времени для эволюции предка сложных животных, который разделился на новые виды. Эти виды, под воздействием естественного отбора, превратились в разнообразные формы жизни, такие как рыбы, крабы, улитки и морские звёзды.
Проблема в том, что эта древняя дата вызывает вопросы: как могли древние животные плавать, ползать и передвигаться по морям в течение 30 миллионов лет, не оставив ни одного ископаемого? Исследователи ожидали пробелов в палеонтологической летописи, но этот был бы слишком велик.
Одно из объяснений заключается в том, что в течение 30 миллионов лет сложные животные были крошечными и мягкими, что затрудняло их окаменение. Примерно 540 миллионов лет назад, по этой теории, эти маленькие животные начали расти в размерах, возможно, из-за повышения уровня кислорода. Именно это увеличение размеров некоторые учёные связывают с внезапным появлением сложных животных в палеонтологической летописи.
В новой статье палеонтолог Грэм Бадд и математик Ричард Манн предлагают новый взгляд на проблему несоответствия между предсказанным эволюцией древним предком и внезапным появлением сложных ископаемых. Ученые считают, что молекулярные часы могут работать не так регулярно, как считалось ранее.
Их гипотеза заключается в том, что эволюция ускоряется в моменты появления крупных групп организмов. Например, в течение нескольких миллионов лет молекулярные часы могли «тикать» не один раз за миллион лет, а два. Это создало бы иллюзию ускоренного времени, как при перемотке видео вперед, и отодвинуло бы возраст предка животного в более глубокую древность.
Быстро меняющиеся гены также позволили бы животным быстрее эволюционировать, что объясняет, почему разные ветви животного мира так сильно отличаются друг от друга. Предки животных могли быстро диверсифицироваться, дав начало позвоночным, моллюскам, членистоногим и морским звездам.
Эта идея помогает лучше соотнести возраст предка сложных животных с ископаемыми останками его потомков. Хотя гипотеза требует проверки, она может объяснить и другие несоответствия между молекулярными часами и палеонтологическими данными. Например, первые цветковые растения могли существовать десятки миллионов лет, прежде чем оставить окаменелости, что поможет разрешить споры о том, действительно ли ранние приматы, хищники и грызуны жили вместе с последними динозаврами.
Федор Шорыгин, переводчик