Кембрийский взрыв: самый масштабный эволюционный рывок завершился удивительно быстро
Кембрийский взрыв, произошедший более 500 миллионов лет назад, считается величайшим эволюционным событием в истории жизни. За этот период появились практически все основные типы животных, от медуз до позвоночных, превратив биологически бедную планету в знакомую нам Землю.
Однако новое исследование, опубликованное в PNAS, показывает, что этот всплеск эволюционных инноваций завершился поразительно быстро.
Самая большая адаптивная радиация за всю историю
Адаптивная радиация — это процесс, при котором вид, оказавшись среди пустых экологических ниш, быстро эволюционирует в целый ряд видов с разными стратегиями выживания (например, травоядные или хищники), чтобы заполнить всю доступную среду. По мере её насыщения эволюция замедляется до обычных темпов.
Кембрийский взрыв — крупнейшая адаптивная радиация. Жизнь появилась как минимум 3,5 миллиарда лет назад, но последующие 3 миллиарда лет были представлены в основном микробами. На рубеже кембрийского периода (541 млн лет назад) возникли современные животные и стремительно диверсифицировались во все основные группы (типы), которые мы видим сегодня.
Завершилось за геологическое мгновение
Новое исследование представляет собой наиболее тщательное и математически точное измерение темпов эволюции в кембрийский период. Чтобы обойти проблему фрагментарности летописи окаменелостей, учёные:
- Сосредоточились на доминирующих существах того времени — трилобитах (обильная и разнообразная группа с хорошо сохраняющимися минерализованными экзоскелетами).
- Использовали мощные новые байесовские методы (Markov-Chain Monte Carlo), которые полностью учитывают неопределённость, вызванную пробелами в данных.
Исследование показало, что эволюционные темпы снизились до нормальных уже в раннем кембрии — к 520 миллионам лет назад. Таким образом, если современные животные возникли в самом начале кембрия, то их глобальная адаптивная радиация заняла всего около 20 миллионов лет.
Хотя это и значительный срок, он составляет лишь 0,5% от 3,5-миллиардной истории жизни на Земле — удивительно короткий интервал для заполнения планеты столь разными планами строения тела, как у морских звёзд, улиток, креветок и рыб.
Жизнь находит путь
Стремительный взлёт животных, выявленный в исследовании, подчёркивает способность эволюции быстро использовать любую возможность. С тех пор несколько массовых вымираний (например, падение метеорита, погубившего динозавров 66 млн лет назад) частично «очищали поле». Каждый раз жизнь быстро восстанавливалась.
Сегодня, когда деятельность человека трансформирует планету, мы сталкиваемся с новым массовым вымиранием. Экологические ниши разрушаются и создаются быстрее, чем в любое время со времён динозавров.
Быстрая эволюция в прошлом может вселять оптимизм, что жизнь сможет адаптироваться к самым серьёзным вызовам человечества. Однако нынешние искусственно ускоренные глобальные изменения могут оказаться слишком быстрыми для многих видов. Кроме того, далеко не всякая быстрая эволюция, вызванная человеком, является желательной.