Эволюция животных ускорилась благодаря колебаниям уровня кислорода
Новое исследование из Университета Лидса показало, что уровень кислорода в атмосфере Земли "дико колебался" один миллиард лет назад, что могло ускорить развитие ранней животной жизни.
Считается, что атмосферный кислород развивался в три этапа, начиная с Великого окислительного события около двух миллиардов лет назад, когда кислород впервые появился в атмосфере. На третьем этапе, около 400 миллионов лет назад, атмосферный кислород поднялся до уровня, который существует сегодня.
Второй этап остается неопределенным. Этот этап пришелся на неопротерозойскую эру, которая началась около миллиарда лет назад и продолжалась около 500 миллионов лет. Именно тогда возникли ранние формы животной жизни. Ученые пытаются определить, что привело к развитию уровня кислорода в этот период, который сыграл решающую роль в ранней эволюции. Повысился ли уровень кислорода внезапно или происходило постепенное увеличение?
Ранние животные, известные как эдиакарская биота, были многоклеточными организмами, которым требовался кислород. Эти организмы были обнаружены в виде окаменелостей в осадочных породах, возраст которых составляет от 541 до 635 миллионов лет.
Для исследования группа ученых использовала измерения углерода, или изотопы углерода, найденные в известняковых породах, взятых из мелких морей. На основе различных типов углерода исследователи рассчитали уровень фотосинтеза, существовавший миллионы лет назад, чтобы определить уровень кислорода в атмосфере.
Эксперты использовали полученные данные для составления записи об уровне кислорода в атмосфере за последние 1,5 миллиарда лет. Эта историческая деталь говорит нам о том, сколько кислорода должно было поступать в океан для поддержания ранней морской жизни.
Доктор Алекс Краузе, ведущий ученый проекта, говорит, что полученные данные позволяют по-новому взглянуть на то, как менялся уровень кислорода на Земле. "Ранняя Земля в течение первых двух миллиардов лет своего существования была аноксичной, лишенной атмосферного кислорода. Затем уровень кислорода начал расти, что известно как Великое окислительное событие".
"До сих пор ученые считали, что после Великого окислительного события уровень кислорода был либо низким, а затем резко вырос, как раз перед тем, как появились первые животные, либо уровень кислорода был высоким в течение многих миллионов лет до появления животных", - сказал доктор Краузе.
"Но наше исследование показывает, что уровень кислорода был гораздо более динамичным. В течение длительного времени до появления ранних форм животной жизни происходило колебание между высоким и низким уровнем кислорода. Мы видим периоды, когда океаническая среда, где жили ранние животные, должна была иметь обильный кислород, а затем периоды, когда его не было"
Такое периодическое изменение условий окружающей среды могло вызвать эволюционное давление, в результате которого некоторые формы жизни могли вымереть, а новые - появиться, объяснил доктор Бенджамин Миллс, который руководил проектом. Он отметил, что периоды с повышенным содержанием кислорода расширяли "пригодные для жизни пространства" - части океана, где уровень кислорода был достаточно высоким, чтобы поддерживать ранние формы животной жизни.
"Когда уровень кислорода снижается, на некоторые организмы оказывается сильное давление со стороны окружающей среды, что может привести к вымиранию. А когда богатые кислородом воды расширяются, новое пространство позволяет выжившим организмам занять доминирующее положение в экологии"
Эти пригодные для жизни пространства существовали в течение миллионов лет, что дало достаточно времени для развития ранних экосистем.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
