Эволюция первых животных

Долгое время жизнь существовала в виде простых одноклеточных созданий. Миллиарды лет нашей планетой правили сообщества микроскопических бактерий. Появление животных и растений на Земле – событие сравнительно недавнее и крайне загадочное. Как выглядели первые животные? Мы до сих пор точно не знаем!Десятилетиями ученые собирают доказательства того, как могли бы выглядеть и эволюционировать первые животные. Но никогда не угадаешь, какая очередная новая находка полностью перевернет наше представление о истории жизни на Земле.

Когда мы говорим о появлении и эволюции животных, мы охватываем лишь небольшой этап в истории Земли. Бóльшая часть животных существовала во времена фанерозоя, который делится на три эры.

Губки – первые животные 

Миллиарды лет жизнь на планете была представлена одноклеточными существами. Но животные – существа многоклеточные. Значит, на каком-то этапе развития жизни одноклеточные организмы собрались вместе, образовав первое многоклеточное животное.Ближайшими одноклеточными родственниками животных считаются хоанофлагелляты. Согласно последним исследованиям, именно хоанофлагелляты 770 млн лет назад стали прародителями всех современных животных. Губки – древнейшие из животных – состоят из клеток, похожих на хоанофлагеллят. Более того, только у одноклеточных хоанофлагеллят есть гены, которые обнаруживаются у всех многоклеточных животных.

700 млн лет назад вся поверхность Земли была покрыта толстым слоем льда. Температура на экваторе не поднималась выше -30°C, а на полюсах опускалась до -130°C.В таких условиях приходилось выживать первым животным – губкам. Губки не только появились и пережили самый холодной период в истории Земли. Они также пережили все последующие катаклизмы и по сей день широко распространены по всей планете. Как им это удалось? Губки могут жить до 20 тысяч лет, они выдерживают смертельные для человека дозы радиации. Если размесить губку в блендере и оставить полученную смесь в чашке на ночь, то на утро из смеси соберется новая живая губка.

Эдиакарская биота

Конечно, губки не были единственными животными, существовавшими в то время. В горных породах, возраст которых 640 млн лет, находят останки различных удивительных существ. Сообщество этих организмов ученые назвали Эдиакарской биотой.Посмотрите на картинку справа и скажите, что вы видите. Это животные или растения? Вот и ученые не могут понять. Выдвигаются даже гипотезы, что 640 млн лет назад жили совсем иные существа. Они были чем-то средним между животным и грибом, или может являлись созданиями, не известными современной науке.

Строение животных усложняетсяГубки – примитивные животные без органов. Но человек, и все другие животные имеют сложное строение. Более того, у всех животных есть схожие гены, управляющие их эмбриональным развитием. Например, у всех животных на планете первым начинает формироваться кишечник (смотри анимацию).Во времена эдиакария эволюция животных разошлась по двум путям. Первый путь приведет нас к насекомым и кальмарам, а второй – к рыбам и птицам. В чем же разница между этими двумя группами животных? У животных первой группы (первичноротые) на месте первичного отверстия разовьется рот. У животных второй группы (вторичноротые) на месте первичного отверстия разовьется анус, а рот сформируется на месте второго отверстия.

Животные приобретают червеобразную формуБольшинство жителей эдиакарской биоты вело прикрепленный образ жизни. Однако в середине эдиакария появляются подвижные, ползающие, червеобразные существа. В связи с подвижным образом жизни, у животных появляется двусторонняя симметрия – их тело можно разделить на две одинаковые половины. Какие преимущества это дает?Во-первых, тело теперь делится на равные части – сегменты. Каждый отдельный сегмент за миллионы лет может эволюционировать в плавники, клешни или в лапы.Во-вторых, так как на переднем конце расположены основные органы чувств, начинает утолщаться передний конец нервного ствола. В конечном итоге это приведет к появлению мозга.

Большинство известных животных произошло от червеобразных предков. Например, сприггина считается предком всех современных насекомых. Гензайглоссус – ещё один червеобразный житель эдиакария c кишечно-жаберным выростом на голове. Считается, что от этого червя с труднопроизносимым названием произошли все позвоночные животные. Постепенно у эдиакарских червей развивались внутренние полости тела, которые позволили «наращивать» ещё более сложные органы.Мы до сих пор крайне мало знаем о жителях эдиакария – окаменелости этих животных крайне трудно обнаружить. Кроме того, 540 млн лет назад в животном царстве произошла революция, погубившая практических всех эдиакарцев.

Кембрийский взрыв 

В 1909 году палеонтолог Чарльз Уолкотт обнаружил в Скалистых горах Канады следы доисторических существ. За 15 лет работы он извлёк более 65 тысяч экземпляров – и это было только начало.Дальнейшие исследования и раскопки позволили обнаружить сотни неизвестных животных. Только за 15 дней раскопок в 2013 году удалось найти 50 видов различных животных. Большинство окаменелостей располагалось в отложениях кембрийского периода, возраст которых составлял 540 млн лет. И тут ученые столкнулись с загадкой: почему до кембрийского периода крайне редко удавалось найти окаменелость животного, а в кембрийских отложениях разнообразие животных резко возросло?

540 млн лет назад изменение химического состава океанов позволило животным наращивать различные твердые скелеты, когти и зубы. До кембрийского периода не существовало хищников и жертв – большинство животных мирно фильтровало воду или соскабливало бактерии с морского дна. Появление минеральных частей тела всё изменило. Появились первые зубастые хищники, а если жертва не хотела быть съеденной, ей приходилось заковываться в мощную броню.С появлением минеральных частей тела и связан «взрыв» разнообразия животных. Именно минеральные части тела хорошо сохраняются в геологической летописи Земли. Большинство современных групп животных, которые существуют сегодня, появилось во времена кембрийского взрыва.

Появление хищников и жертв 

Жители кембрия 

Виваксия – это древний моллюск, напоминающий крошечного дикобраза. Размер виваксии не превышал 30 мм. На спине располагались шипы для защиты, а тело было покрыто пластинами. Передвигалась виваксия подобно слизняку, медленно ползая по морскому дну.Хиолиты – ранние представители фауны кембрийского периода. Долгое время исследователи не могли определиться – к какой группе животных отнести этих существ? В итоге хиолитов выделили в самостоятельный тип животных. Как и большинство жителей кембрия, хиолиты были маленькими существами размером от 1 до 4 см, с выступающей раковиной.

Некоторые доисторические животные похожи на существ с другой планеты. Галлюцигения – одна из них, а её название переводится буквально как «что это такое?» Эти странные животные с неясным происхождением вырастали всего до трёх с половиной сантиметров в длину и ползали по морскому дну. Опиралась галлюцигения во время ходьбы на восемь пар лапок, а на спине торчали защитные шипы.Неразберихи с этим животным добавил тот факт, что на первой научной реконструкции галлюцигения оказалась перевёрнута верх ногами. Ученые приняли её шипы за ходули, а щупальца – за спинные выросты.

Внешний вид опабинии не назовёшь обычным: похожий на хобот рот, оканчивающийся клешнёй; и пять глазков на стебельках. Такая конструкция глаз давала животному круговой обзор – ведь чем раньше заметишь хищника, тем раньше от него скроешься. Зрение опабинии позволяло различать лишь свет и тьму – животное видело лишь темные проплывающие мимо фигуры.480 млн лет назад в морях водился один из самых больших и необычных представителей членистоногих – эгирокассид. Это водное «насекомое» достигало двух метров в длину, а по способу питания было похоже на современного кита. Эгирокассид фильтровал морскую воду при помощи гребнеобразных отростков на голове. Огромный размер этого животного отпугивал любого хищника той эпохи.

Аномалокарисы – гигантские хищники своей эпохи. Эти членистоногие достигали одного метра в длину, а главной их добычей становились трилобиты. У аномалока́риса был необычный дискообразный рот, не встречающийся у других членистоногих. С помощью двух выростов на лбу аномалокарис переворачивал трилобитов на спину, чтобы добраться до мягких тканей. Сегодня ученые больше склоняются к тому, что это членистоногое охотилось на мягкотелых жертв, а не на бронированных трилобитов. Зрение аномалокариса было в 4 раза острее, чем у современной мухи и в 160 раз острее по сравнению с муравьём.

Когда мы говорим о странных доисторических существах, то сразу вспоминаем «броненосных» трилобитов. Трилобиты – древние родственники мокриц, раков и насекомых. Останки трилобитов находят по всему миру, а количество только известных видов уже превысило 15 тысяч. Большинство трилобитов ползало по дну океана, хотя некоторые виды могли плавать.Трилобиты существовали на планете дольше, чем любое другое животное. Они доминировали в морях кембрия, но начали исчезать с появлением рыб – грозных и быстрых хищников. Некоторые трилобиты адаптировались – научились сворачиваться в защитный шарик, а также обросли острыми шипами. Однако 250 миллионов лет назад резкое изменение климата погубило последних оставшихся в живых трилобитов. Возможно, первые динозавры ещё успели застать эпоху трилобитов.

Пикайя - первое хордовое животное Большинство животных кембрия обзавелось толстыми панцирями, теряя при этом маневренность и скорость движения. Однако одна группа животных стала отращивать твердый каркас не снаружи, а внутри. Это были самые первые хордовые животные – дальние родственники рыб, птиц и человека. Благодаря крепкому внутреннему стержню, хордовые овладели новым способом передвижения. Сокращения мышц волнообразно изгибали внутренний стержень – хорду.Отталкиваясь от воды, существо двигалось вперед. Это был революционно новый способ движения. Он позволял первым хордовым ловко уворачиваться от крупных хищников.