Представники едіакарської біоти були чи не першими складними багатоклітинними істотами на Землі. Вважається, що їх поява стала можливою завдяки накопиченню у воді кисню. Але нове дослідження показало, що в той час кисень залишався дефіцитним. Саме це могло створити комфортні умови для дозрівання стовбурових клітин і розвитку складного тіла зі спеціалізованими тканинами.
Складні багатоклітинні істоти почали масово розвиватися близько 575 мільйонів років тому, під час Авалонського вибуху. Зазвичай це пов’язують з накопиченням в океані вільного кисню. Однак нова робота вчених з Копенгагенського університету поставила під сумнів такі уявлення. Їх результати показали, що тоді кисень у воді був як і раніше в дефіциті і, можливо, саме це стимулювало виникнення складних організмів. Стаття Чедліна Острандера (Chadlin Ostrander) і його колег опублікована в журналі Geobiology.
Ключові типи тварин, включаючи молюсків, хордових і членистоногих, виникли близько 540 мільйонів років тому, під час Кембрійського вибуху біологічного різноманіття. До того в океанах існували організми, мало схожі на сучасні, — едіакарська біота. Вони вважаються першими по-справжньому складними істотами, що з’явилися після мільярдів років, протягом яких життя на Землі обмежувалося примітивними формами, як правило, одноклітинними.
Едіакарська біота виникла приблизно за 33 мільйони років до кембрію, в процесі авалонського вибуху. Цю подію пов’язують з накопиченням у воді достатніх кількостей вільного кисню, який дозволив розвиватися цілком складним багатоклітинним тваринам і екосистемам. Фотосинтезуючі мікроби з’явилися набагато раніше, проте довгий час кисень, який виділяється ними швидко зв’язувався з мінералами, утворюючи нерозчинні сполуки. Лише пізніше, коли окислення поверхневих порід завершилося, почалося його накопичення у воді, а потім — і в повітрі. Імовірно, це і призвело до Авалонського вибуху і появи едіакарської біоти.
Щоб перевірити таку гіпотезу, Острандер і його співавтори зібрали зразки стародавніх відкладень, які колись осідали на океанському дні, а сьогодні входять до складу гірських ланцюгів на території Канади, Оману і Китаю. Хімічний аналіз дозволив визначити умови, в яких ці породи утворилися, в тому числі кількість присутнього у воді кисню. Виявилося, океан часів Авалонського вибуху залишався практично позбавлений цього газу. Вчені припускають, що саме дефіцит кисню дозволив з’явитися едіакарській біоті.
Сучасні дослідження вказують, що для дозрівання стовбурових клітин потрібні строго обмежені кількості кисню. При його надлишку ці процеси можуть йти неконтрольовано, завдаючи шкоди організму в цілому. Можливо, тому саме невеликі кількості кисню у воді стали важливою підмогою для перших істот з диференційованими тканинами. Вони дозволили їм спокійно розвиватися і формувати складно влаштоване тіло ще до того, як в організмі тварин з’явилися більш складні механізми контролю концентрації кисню.
Нагадаємо, існує і альтернативний погляд на зв’язок кисню з виникненням складного життя. Згідно з цією гіпотезою, великі вибухи біологічного різноманіття почалися після виникнення одноклітинних, які змогли руйнувати фотосинтезуючі бактеріальні мати, що покривали дно мілководь. Стримуючи неконтрольоване розмноження фотосинтетиків, такі організми заблокували можливість “перемикання” землі в стан глобальних заледенінь, що стало основою для сталого розвитку біосфери в останні пів мільярда років.