Предки современных животных появились задолго до кембрийского взрыва и успели пройти значительный путь эволюции еще в эдиакарском периоде. Новые находки на юго-западе Китая показали, что сложные, хорошо организованные животные существовали минимум за несколько миллионов лет до резкого "всплеска" биоразнообразия, который палеонтологи традиционно связывают с началом кембрия.
В провинции Юньнань исследователи обнаружили уникальное скопление окаменелостей - так называемую биоту Цзянчуань. В этих породах позднего эдиакария сохранилась переходная фауна: рядом встречаются как давно известные примитивные дисковидные организмы, типичные для эдиакарской биоты, так и более сложные животные - вторичноротые, эволюционные родственники современных позвоночных. Такое совместное присутствие двух принципиально разных типов организмов делает местонахождение особенно ценным для понимания того, как именно проходил рубеж между двумя геологическими эрами.
Палеонтологи собрали здесь более 700 окаменелостей мягкотелых существ из отложений формации Дэнъин, датируемых концом эдиакарского периода. Уникальность местности заключается в исключительном качестве сохранности. Обычно представители эдиакарской фауны известны как грубые отпечатки на плотном песчаном дне древних морей. Мягкие тела более сложных животных в таких условиях попросту разлагались, не оставляя заметных следов в породе. В Цзянчуане ситуация была иной: животных накрыл мощный грязевой поток, быстро погребший их под тонким, вязким слоем осадка. Благодаря этому детали их строения сохранились в виде тончайших пленок органического вещества и рельефных отпечатков.
Такой тип захоронения позволил увидеть то, что раньше ускользало от внимания: сложные организмы с ртом, анусом и сквозным кишечником, развитыми мышцами и выраженной билатеральной (двусторонней) симметрией. По строению тела и особенностям развития они относятся к группе вторичноротых - обширной ветви животного мира, куда входят хордовые (а значит, и позвоночные), иглокожие и ряд других линий. Это означает, что предки современных позвоночных и большинства других сложных животных уже успели сформироваться еще в глубоком докембрии.
Традиционно рубеж около 539 миллионов лет назад - переход от эдиакария к кембрию - рассматривался как главный переломный момент в истории жизни. До кембрия океаны населяли странные, малоподвижные существа, напоминавшие гигантские стеганые одеяла, диски или вытянутые маты. Их тело часто не имело привычной симметрии, мышц, внутренних полостей и органов. Эти организмы, объединяемые под названием "эдиакарская биота", практически не имеют прямых аналогов среди современных многоклеточных животных, а большинство исследователей считает их тупиковой ветвью эволюции. После начала кембрия они резко исчезают из летописи окаменелостей и не оставляют потомков.
Кембрийский период, напротив, известен как время появления животных со всеми современными планами строения. Именно тогда массово возникают двусторонне-симметричные организмы - билатерии: членистоногие, черви, хордовые и многие другие группы. Долгое время казалось, что этот "взрыв разнообразия" был действительно резким: за относительно короткий геологический отрезок в летописи окаменелостей появляются многочисленные новые типы организмов, как будто возникающие почти "из ниоткуда".
Однако новые данные из Цзянчуаня демонстрируют, что резкость этого перехода во многом иллюзорна и связана с особенностями сохранности. Если условия осадконакопления не позволяют улавливать мягкотелых животных, то они просто не попадают в летопись. Как только свойства морского дна и осадка меняются - картина резко "обогащается". Именно это, судя по всему, произошло на рубеже эдиакария и кембрия: не столько жизнь внезапно "взорвалась", сколько условия ее фоссилизации стали благоприятнее для сохранения сложных, мягкотелых организмов.
Биота Цзянчуань - это не только редкие дисковидные формы, похожие на классическую эдиакарскую фауну, но и следы активного образа жизни. В отложениях встречаются ползательные дорожки и норы, оставленные червеобразными животными, а также организмы с отчетливыми мышечными сегментами. Это говорит о том, что к концу эдиакария в морях существовали уже вполне подвижные хищники и детритофаги, способные зарываться в осадок и перерабатывать органическое вещество. Такая деятельность радикально меняла экосистемы морского дна, делая их более динамичными и сложными.
Особый интерес вызывает то, что часть найденных организмов обладает признаками, типичными для ранних вторичноротых: у них прослеживается зачаточная нервная система, мускулатура, структурированный кишечник. Это уже не абстрактные "ковры" или "фрактальные листы" эдиакарских существ, а вполне узнаваемые животные в современном смысле слова. Они, по-видимому, занимали самые разные экологические ниши - от фильтраторов до активных хищников.
Такое сочетание древних и "продвинутых" форм в одной фауне заставляет по-новому взглянуть на границу между эдиакарием и кембрием. Вместо резкого обрыва и смены одних организмов другими вырисовывается картина плавного наложения: часть эдиакарских форм продолжала существовать и на фоне уже появившихся сложных животных, а те, в свою очередь, начали эволюционировать и расширять разнообразие задолго до условной точки "кембрийского взрыва".
Эти данные важно учитывать и в более широком контексте обсуждения причин появления сложной жизни. В последние годы биологи пересматривают роль кислорода, который долгое время считался главным "пусковым механизмом" эволюции крупных многоклеточных организмов. Новые находки показывают, что даже при умеренных концентрациях кислорода могли формироваться вполне сложные тела с органами и развитым обменом веществ. Значит, переход к крупным и активным животным, вероятно, был связан не с одним-единственным фактором, а с набором изменений: в химии океана, составе сообществ, характере осадконакопления и взаимодействиях между видами.
Не менее важно и то, что подобные открытия помогают уточнить молекулярные часы - генетические оценки времени расхождения различных ветвей животного мира. Ранее генетические данные намекали, что предки современных типов животных могли возникнуть задолго до кембрия, но прямых палеонтологических подтверждений почти не было. Локалитеты вроде Цзянчуаня выступают недостающим звеном: они демонстрируют реальные формы жизни, которые соответствуют этим ранним этапам эволюции.
Изменяется и наше понимание самого термина "кембрийский взрыв". Вместо единовременного события это все больше выглядит как длительный, многоступенчатый процесс, начавшийся еще в позднем эдиакарии и растянутый на десятки миллионов лет. В рамках этого процесса происходили постепенное усложнение строения животных, рост их размеров, развитие активного образа жизни, появление хищничества и биотурбации (перекопки осадка организмами). Кембрий в этом смысле был не началом, а скорее кульминацией уже идущих изменений, которая просто гораздо лучше отразилась в летописи окаменелостей.
Новая китайская находка подчеркивает и роль "случайностей" геологической истории. Если бы древний грязевой поток не захоронил этих животных в нужный момент и в нужных условиях, представления о происхождении сложных организмов оставались бы гораздо более обрывочными. Это напоминает, что наш взгляд на эволюцию сильно зависит от редких удачных обстоятельств сохранности, а значит, любые "пустоты" в летописи окаменелостей нужно трактовать с осторожностью.
С практической научной точки зрения биота Цзянчуань задает направление для дальнейших поисков. Палеонтологи теперь знают, какие типы осадков и геологических условий стоит искать, чтобы выявлять аналогичные переходные комплексы. Подобные местонахождения могут скрываться и в других регионах мира, где сохранились отложения позднего протерозоя, но до сих пор не рассматривались как потенциальные "кладовые" мягкотелых организмов.
Кроме того, такие открытия помогают по-новому объяснить "внезапное" появление многих групп животных, в том числе предков позвоночных. Вместо гипотез о стремительной, почти катастрофической эволюции все больше данных говорит о медленном накоплении новшеств, когда сначала возникает простой прототип тела, затем усложняется нервная и мышечная системы, совершенствуется пищеварение, появляется сегментация, органы чувств и сложное поведение. К концу эдиакария этот процесс уже был в самом разгаре, а кембрий только сделал его видимым для нас через окаменелости.
Таким образом, находки в южном Китае стирают жесткую границу между двумя эрами и заставляют пересмотреть само понятие "начало сложной жизни". Предки современных животных не появились внезапно в кембрии - они существовали и эволюционировали задолго до этого, в "тени" эдиакарских океанов. Кембрийский взрыв в новом свете выглядит не мистическим скачком, а логичным итогом длительного и многообразного развития, которое лишь стало заметным, когда изменились условия на морском дне и шансы животных оставить после себя след в камне.
