Ключевой поворот в эволюции

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2019, №8)

pic_2019_08_10-2.jpg

Образец кальцинированного планктона возрастом 95 миллионов лет

Около 170 миллионов лет назад коренным образом изменились факторы, управляющие глобальной эволюцией Мирового океана. До этого развитие морских организмов главным образом контролировалось химическим составом океана и климатом. Примерно с середины юрского периода более важными становятся биологические факторы, такие как отношения хищник — жертва. К таким выводам пришли исследователи из Плимутского университета (Великобритания) и рассказали о них в одном из выпусков журнала «Nature Geoscience» за 2019 год.

Многоклеточные живые системы возникли более 540 миллионов лет назад под влиянием небиологического и биологического окружения. Но как со временем менялось влияние каждого из этих факторов?

На этот вопрос попытались ответить Килиан Айхенсир с коллегами в своей статье в журнале «Nature Geoscience». Они считают, что изменение факторов эволюции совпали во времени с активным ростом планктона, который в процессе жизнедеятельности строит из карбоната кальция свой экзоскелет. После смерти микроорганизмов карбонат кальция осаждается на дне океана. По мнению исследователей, размножившийся планктон стабилизировал химический состав океана, в результате чего сложились самые благоприятные условия для бурного развития морской жизни и ее разнообразия.

В середине юрского периода микроскопические организмы занимали доминирующее положение в экологической системе океана. Выделяемый ими карбонат кальция помог снизить кислотность океана, и, как только это произошло, морские обитатели почувствовали себя гораздо комфортнее, особенно моллюски, строящие себе домики-раковины, — здесь стабильность химического состава океана особенно важна.

Британские исследователи изучили огромное количество окаменелостей представителей морских кальцифицирующих организмов, которые были способны выделять карбонат кальция, — более 400 тысяч образцов возрастом от 12 тысяч до 500 миллионов лет. Реконструируя температуру Мирового океана и его химический состав, авторы оценили соотношение минералов на основе карбоната кальция — арагонита и кальцита, абиогенно образовавшихся в Мировом океане за 500 миллионов лет, а также соотношение кальцит/арагонит в сохранившихся в окаменелостях экзоскелетах.

Кальцит и арагонит — минералы с одинаковым составом CaCO3, но с разным строением кристаллических решеток. Обе разновидности минерала моллюски могли использовать как сырье для строительства оболочек из CaCO3.

Предполагая, что морские организмы-кальцификаторы строят скелеты из кальцита или арагонита, а затем после их смерти эти полиморфные модификации карбоната кальция осаждаются в соотношении, определявшемся соотношением полиморфов в строительном материале, исследователи сравнили соотношение арагонита и кальцита с минеральным составом оболочек кальцифицирующих организмов того же геологического периода. Оказалось, что до середины юрского периода организмы для строительства своих домиков-раковин вырабатывали ту форму карбоната кальция, которая была более устойчива в данных условиях.

Ученые считают, что около 170 миллионов лет назад в экологической системе океана произошли революционные изменения — бурно размножающийся кальцифицирующий планктон начал переносить карбонат кальция с континентальных шельфов в открытый океан. Это привело к тому, что несколько последующих серьезных климатических изменений, приводящих в том числе и к увеличению кислотности океана, не оказали значительного влияния на соотношение кальцит/арагонит в раковинах и других структурах из CaCO3. Исследователи предполагают, что именно на этом временном отрезке морские кальцификаторы «подобрали» оптимальный полиморфный состав скелетов, который далее и начал воспроизводиться независимо от условий окружающей среды. Это позволяет утверждать, что водные организмы стали более устойчивы к окружающей среде, а в эволюции уже преобладали биологические факторы.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 8/2019) на с. 10 — 11.

123

Разные разности

07.08.2020 16:00:00

Планета Проксима b не случайно привлекает пристальное внимание астрономов. Ведь сразу после ее открытия выяснилось, что это почти Земля: массу оценили в 1,3 земных, причем расположена планета в обитаемой зоне, где возможна жидкая вода. Теперь же к расследованию присоединился точнейший спектрограф ESPRESSO.

>>
07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>