Què era la vida a la Terra fa milions d'anys?

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Un fort augment del nombre d'espècies biològiques, anomenada "explosió càmbriana", va obrir el Fanerozoic, l'eó de la "vida explícita". Tanmateix, la vida “secreta” de l'època anterior també era molt diversa, donant lloc, entre altres coses, a formes gegantines. Descobrir els secrets d'aquesta fauna increïblement antiga va ser possible gràcies als descobriments fets a Rússia.

Els primers rastres de criatures multicel·lulars macroscòpiques de cos tou, que es podrien atribuir amb cura al Precambrià, es van trobar a la dècada de 1860 a la regió de Terranova. Al segle XX, es van fer troballes importants a Namíbia i Austràlia. Al territori del nostre país, es van trobar fòssils separats al nucli extret dels pous (Ucraïna, Crimea, Ural).

Es tractava de petites lletres que s'assemblaven o bé a discos o pastissos, que ni tan sols es reconeixen immediatament com a empremtes d'éssers vius: alguns creien que parlàvem de rastres de processos geològics. El problema va ser que inicialment no era possible determinar de manera fiable l'edat de la roca, i alguns investigadors van atribuir les troballes al Cambrià, Silurià o Ordovicià.

La certesa va aparèixer només l'any 1957, quan les empremtes d'una criatura anomenada charnia trobades a Gran Bretanya van ser datades inequívocament a l'època precambriana.

És interessant no només el fet mateix del descobriment de les restes d'un gran grup d'animals precàmbrics, sinó també el fet que el seu aspecte i estructura van resultar extremadament inusuals, com si parléssin de vida extraterrestre. Però aquesta vida, anomenada biota de Vendian, o Ediacaran, es va convertir en la primera aparició massiva d'organismes pluricel·lulars en el registre fòssil, habitant l'oceà fa més de 600 milions d'anys.

La història de la localització més extensa i única d'empremtes de la fauna vendiana va començar l'any 1972, quan l'estudiant en formació AV Stepanov va trobar diverses petjades d'organismes a la península d'Onega a la desembocadura del riu Syuzma (regió d'Arkhangelsk) i va lliurar la troballa a l'Institut Geològic de l'ANSSSR.

Un empleat de l'institut, el professor B. M. Keller, va examinar les estampes i va observar la seva similitud amb les estampes de la fauna precambriana de Namíbia. Aviat es va enviar una expedició a les costes del mar Blanc, pels arbustos de Syuzma. No s'ha pogut trobar res al lloc de les troballes fetes per l'estudiant, però, a uns cinc quilòmetres riu amunt, l'expedició es va trobar amb un aflorament en una riba escarpada.

Es van trobar noves impressions sobre blocs de pedra sorrenca. L'any següent, a la "paret" escarpada de 15 metres dels descobridors, es va substituir una nova expedició, que incloïa N. M. Chumakov i l'autor d'aquestes línies.

Estirat i arrossegant-se

Tot el que sabem de la fauna vendiana ens ha arribat en forma de prims relleus a la superfície del gres. Hi ha representacions tant negatives com positives d'aquests éssers.

Wend era el regne de la simetria de tres feixs. Tribrachidium és un exemple clàssic d'aquesta criatura (foto a continuació). En absència d'enemics naturals (els representants de la fauna vendiana no es menjaven entre ells), el tribraquidium es trobava pacíficament al fons, i per no perdre's les micropartícules de nutrients que portava el corrent des de diferents costats, va adquirir tres obertures bucals. Aleshores, a través de les tres branques de l'intestí, els aliments van entrar al cos.

Un altre tipus d'animals a Vendian consistia en organismes amb una estructura bilateral, però, a diferència d'animals posteriors com els trilobits, les parts dreta i esquerra dels cossos de les criatures vendianes no tenien una simetria perfecta.

Es van caracteritzar per l'anomenada simetria de reflexió de pastura, quan els "raigs" oposats es col·loquen un enfront de l'altre en un patró de "tauler d'escacs". La foto inferior mostra una impressió de l'animal Dickinsonia. En alguns organismes d'aquest tipus, per exemple, a Andiva, la cefalització és clarament visible: aïllament de la regió del cap, probablement amb cèl·lules sensibles.

Protegit per gel i guix

El penya-segat de la riba del riu es va convertir per a nosaltres en una finestra al passat inimaginablement llunyà. Hi vaig anar uns quants anys seguits, i cada any ens donava noves troballes. A la primavera, el gel que es fon va arrencar de la costa noves lloses de sorra amb empremtes de l'època vendiana. Tot això va ser la primera vegada a Rússia: en tanta quantitat, amb tanta complexitat i amb tanta varietat.

Semblava que després d'un èxit científic increïble, era difícil esperar res més. Però, tanmateix, vam decidir mirar al nostre voltant: el mar Blanc és gran; de sobte hi haurà nous llocs prometedors a les seves costes. L'elecció va caure a les muntanyes d'hivern, situades a uns 200 km de la ruta marítima des de Syuzma. Aquí, els afloraments no eren un tros de la riba d'un riu de 10-15 m d'alçada, sinó dipòsits de capes d'argila i gresos amb un gruix aparent d'uns 120 m que sobresortien a la superfície. Van entrar a les profunditats de la terra durant 700 més. m.

L'època en què vivim es caracteritza per un nivell inusualment baix de l'oceà: una gran quantitat d'aigua està lligada per casquets polars. En temps més càlids i llargs, hi havia tanta aigua que no hi havia terra entre els actuals mars Blanc i Negre.

Salutacions dels avantpassats

Una de les hipòtesis més prometedores es refereix a un animal vendià anomenat Ausia fenestrata: només 2 estampes provenen d'ella de les costes del Mar Blanc (es van trobar dues estampes semblants més a Namíbia).

Fenestrata significa "fenestrat" i, de fet, segons les estampes, l'aspecte d'aquest animal es va restaurar originàriament com una mena de bossa, la superfície de la qual està esquitxada de grans forats. Semblava una esponja, però la mida dels forats no era gaire coherent amb aquesta hipòtesi. Més tard, va sorgir un altre pensament: què passaria si la impressió no conservés l'aspecte total de l'animal, sinó només una part? El sac amb "finestres" s'assemblava sorprenentment al cistell branquial de cordats com les ascidies, pertanyents al tipus tunicat (tunicats).

Als tunicats, el cistell és dins, cobert amb una closca semblant a una túnica, constituïda per una substància semblant a la cel·lulosa. Les ascidies estan relacionades amb lancelet, animals cordats primitius que es troben a la base de l'arbre de tots els vertebrats, inclosos, per descomptat, els humans.

Així, si la hipòtesi sobre el parentiu d'Ausia fenestrata amb els tunicats és correcta, això vol dir que en sediments de 550 Ma d'edat vam palpar una branca evolutiva que va des de la fauna vendiana fins als humans.

I fa 25.000 anys, la plana russa estava coberta de gel fins a la latitud de Kíev: era una massa enorme que es congelava constantment des de dalt. I l'escorça terrestre va començar a doblegar-se sota el pes del gel. Quan el gel va marxar, va començar el procés contrari: com si "sorgés", l'escorça va començar a sobresortir cap amunt, aixecant el fons dels antics oceans cap al cel.

Les muntanyes d'hivern, a les quals hem arribat, segueixen creixent cap amunt, aixecant capes cada cop més altes d'argila i sorra que antigament s'acumulava al fons. I això és interessant: en alguns llocs, els estrats d'aquests dipòsits de gairebé quilòmetres de llargària estan travessats per canonades de kimberlita, ventilacions per on el magma va escapar a la superfície.

Aquests orificis estan plens de matèria antiga en part refosa i en part alterada. I en ell, curiosament, hi ha blocs de pedra calcària, que no és al barri. I als blocs - fòssils amb la fauna del Cambrià i l'Ordovicià. D'on ve tot això?

La resposta va resultar senzilla: sobre els estrats d'argila i sorra, durant milions d'anys, es van acumular altres sediments dels oceans posteriors, però tots aquests sediments van ser consumits posteriorment, conservant fragments individuals del fons calcari en canonades de kimberlita. Hi van caure trossos de pedra calcària després de ser llançats per una explosió volcànica. Després d'haver destruït els sediments del fons dels mars Cambrià i Ordovicià, la natura ens ha deixat al descobert els sediments de l'oceà Precambrià.

A més, pel fet que aquests dipòsits van estar coberts per altres roques durant milions d'anys, els antics estrats en què s'alternen argila i gres són molt frescos: les argiles no han perdut la seva elasticitat, no hi ha traces de fortes deformacions i, per tant, les muntanyes d'hivern van acabar sent un lloc únic amb estampats fines i clares de la fauna vendiana.

Ascidia i la seva "cistella"

La ferralla com a eina de coneixement

Quan vam començar a investigar la biota vendiana (per cert, el terme "vendià" va ser proposat l'any 1952 per l'acadèmic BS Sokolov), només teníem algunes mostres d'impressions d'aquests misteriosos animals. Avui, gràcies a les expedicions a les Muntanyes d'Hivern, que no es van aturar ni tan sols als anys noranta, a Rússia s'ha recollit una col·lecció d'unes 10.000 mostres, i la prioritat per descriure-les correspon als paleontòlegs russos.

Es tracta d'una col·lecció d'importància mundial, que inclou, en particular, exemplars d'aquests animals, les estampes dels quals també es van trobar a Terranova, els Urals, Austràlia i Namíbia.

Com funciona la cerca d'empremtes dactilars? A l'alçada del cingle sobresurt una llosa de gres. No està clar si hi ha alguna cosa o no. Per esbrinar-ho, cal eliminar diverses tones de sediment amb palanques i pales i alliberar una part de la superfície de la llosa. A continuació, s'obre la llosa i es baixa peça per peça.

Els blocs de gres pesats s'han d'arrossegar a la part posterior. A sota, a la riba, es numeran i ajunten fragments de la llosa. Després li donen la volta. Les impressions, si n'hi ha, es troben al costat de la placa que mirava cap avall. Però encara no es veuen, ja que el gres està cobert d'argila.

Ara cal rentar l'argila amb un pinzell i aigua amb molta cura i trobar les impressions desitjades. Les troballes s'han de fotografiar als raigs de la posta de sol, perquè el relleu aparegui millor amb poca llum. Ja a partir d'aquesta breu història, queda clar que l'extracció de mostres és un treball físicament dur. Però les dures condicions de les expedicions compensen l'emoció bogeria dels descobridors que van tenir l'oportunitat de mirar la misteriosa pàgina de la història de la vida a la Terra.

En un món de no obvietat

Els paleontòlegs que treballen amb la fauna fanerozoica sovint tracten amb fòssils reals: closques, petxines, dents, ossos, ous fossilitzats. La fauna vendiana va néixer abans de l'era de la biomineralització activa inherent al Cambrià.

La majoria d'aquestes estranyes criatures no tenien esquelets, ni closques dures, ni closques dures. Els seus cossos eren tous, sovint semblants a meduses, i poques espècies tenien un escut dorsal prim com el paper o una beina tubular quitinosa.

Per tant, tot el que tracten els especialistes en fauna vendiana són relleus sobre la sorra cimentada, que antigament embolcallava el cos gelatinós, que va desaparèixer quasi sense deixar rastre. D'aquí la increïble dificultat d'interpretar aquestes pistes. Aquí només hi ha alguns exemples.

Un dels tipus d'impressions característics són els anomenats discos de dents radials. Inicialment, s'interpretaven com a rastres d'organismes semblants a les meduses, que rebien els noms corresponents com ara "ciclomedusa". Es va suposar que aquestes meduses no nedaven lliurement, sinó que s'asseien constantment al fons (com algunes espècies modernes).

Aquesta interpretació es va imposar fins que prop dels discos es van començar a trobar impressions d'algunes criatures semblants a una ploma, després de la qual cosa es va dibuixar una imatge completament diferent: "ciclomedusa" són només rastres dels anomenats discs d'adjunt. L'organisme es va desenvolupar de la següent manera: la larva s'enfonsava al fons, la seva base va créixer, que a poc a poc es va cobrir de sorra.

I ja de la base va créixer una tija amb branques laterals, amb l'ajuda de les quals s'alimentava l'animal. Quan la criatura va morir, l'empremta del disc es va mantenir amb més freqüència que l'empremta de la tija, tot i que aquesta darrera podia assolir mides ciclòpies per a la fauna primitiva: fins a 3 m d'alçada amb un diàmetre de disc d'aproximadament 1 m.

Un altre exemple de llibre de text és Dickinsonia. Les empremtes deixades per aquesta criatura s'assemblen a les fulles de les plantes nervades. Així que potser aquesta és la planta? O un bolet? O alguna cosa més? Si es tracta d'un animal, on s'obre la boca i on és l'anal? L'autor d'aquestes línies defensava la hipòtesi que estem parlant d'un representant de la fauna, però durant unes dues dècades vaig haver de resistir la incomprensió per part de molts companys.

Un dels meus arguments principals es va reduir al fet que l'empremta, que tendim a prendre per la traça de l'animal sencer, en realitat només està formada per una closca fina, semblant a un paper, a través de la qual els elements de l'estructura interna "brillen a través". ". Al mateix temps, hi ha diverses impressions, que mostren clarament que alguna cosa com un halo, semblant a una empremta de teixit tou, s'estén més enllà de la zona acanalada.

Tanmateix, finalment es va poder demostrar que Dickinsonia pertany als animals només quan es van trobar i estudiar els rastres de l'arrossegament d'aquestes criatures. Les traces del ventre en moviment són més borroses. Si al final del camí moria la Dickinsonia, el rastre de la closca és completament diferent, clar. Així doncs, es tracta d'un animal: es movia de manera independent, aparentment absorbint el menjar del fons en forma de bacteris per la superfície del seu abdomen.

Curiositats fractals i de simetria

Un dels primers exemplars de la fauna vendiana descrits pels científics domèstics va ser el Vendia. La impressió es va trobar en un nucli d'un pou a la regió d'Arkhangelsk. L'animal tenia una estructura corporal bilateral, a dues cares, amb una segmentació evident, que permetia fins i tot anomenar aquesta criatura "trilobit nu" (els trilobits veritables van aparèixer, com se sap, al Cambrià).

Però tot i així, B. M. Keller es va adonar que les parts esquerra i dreta dels segments no estan oposades, sinó, per dir-ho, en un patró d'escacs. Aquest fenomen, que vaig anomenar "simetria de reflexió de pastura", va resultar ser molt comú entre els animals vendians, que és un altre misteri, ja que no s'observa res d'aquest tipus al Cambrià.

Pel que sembla, una simetria tan estranya de les criatures bilaterals s'associa amb algunes peculiaritats del creixement i desenvolupament de l'organisme; potser hi va haver un creixement en espiral anomenat, característic, per exemple, de les plantes i que consisteix en la divisió alternada d'un o altre grup. de cèl·lules.

En els rankomorfs -organismes semblants a plomes del tipus ciclomedusa (s'han comentat anteriorment)- no només s'observa la simetria del reflex mirant, sinó també la fractalitat de l'estructura. Els tubs s'estenen des de la tija principal, que després es ramifiquen de la mateixa manera, i es ramifiquen noves branques.

La càrnia és una de les formes més conegudes de la fauna vendiana. Pertany als anomenats organismes semblants a plomes i, molt probablement, és un animal que portava un estil de vida adjunt. La càrnia, així com algunes altres formes similars, s'assemblaven en el seu aspecte a arbustos de falguera que creixien del fons del mar.

La ramificació dels vasos que s'estenen des de la tija principal tenia una estructura fractal, que és un dels trets característics de la fauna vendiana. També hi havia criatures tubulars al Vendian, de manera similar "aguantant" al fons.

A més de les criatures bilaterals amb simetria de reflex lliscant, s'observen organismes interessants amb simetria de tres feixs en el Vendià, que també és atípic per a èpoques posteriors. Aquests inclouen, per exemple, el tribraquidium, l'empremta del qual s'assembla a una esvàstica de tres raigs inscrita en un cercle (el més probable és que siguin rastres dels canals del sistema digestiu que condueixen a les tres obertures bucals).

Això també inclou els ventogirus: són criatures ovoides amb un complex sistema de cavitats internes basat en tres cambres.

Fred per als gegants

Com més dades sobre la diversitat de la fauna vendiana ens aporta el registre fòssil, més aguda és la qüestió del lloc de la biota vendiana a l'arbre evolutiu. Qui van ser els avantpassats d'aquesta increïble vida aquàtica, i pots trobar els seus descendents entre els animals d'èpoques posteriors?

Òbviament, els organismes vendians no van ser els primers animals pluricel·lulars. Al Parc Nacional Glacial de Montana (EUA) i a Austràlia, s'han trobat cadenes d'empremtes de criatures pluricel·lulars que van viure fa 1600-1200 milions d'anys. Es creu que les empremtes, que semblen un collaret de petites perles, són d'un animal marí colonial del tipus de pòlip hidroide.

Aquesta vida és mil milions d'anys més antiga que la vendiana, però… encara no s'han trobat altres rastres pre-vendiens d'organismes pluricel·lulars, especialment cap forma ancestral. Això fa pensar que, potser, l'aparició de la pluricel·lularitat en animals no va ser un salt evolutiu puntual, sinó una mena d'estratègia. Per exemple, encara avui hi ha alguns protozous flagel·lats, que o bé viuen com a organismes unicel·lulars separats, o s'agrupen en colònies que actuen com un sol organisme. Si es frega l'esponja en cèl·lules individuals amb un sedàs, les cèl·lules es poden tornar a unir.

Fins i tot es van dur a terme experiments durant els quals, quan els paràmetres de l'entorn (temperatura, salinitat) van canviar, les cèl·lules de l'embrió d'un organisme pluricel·lular es van desintegrar i es van convertir en unicel·lulars. Per tant, és possible que no hi hagi un llinatge continu d'organismes pluricel·lulars des de les "perles" des de Montana fins a la fauna vendiana, però les generacions de formes unicel·lulars poden estar entre elles.

El gegantisme vendià probablement troba la seva explicació en les condicions naturals especials d'aquell entorn i aquella època. El cas és que les localitats més riques d'aquesta fauna es troben on no s'han acumulat carbonats al fons. I aquesta és una propietat de les conques d'aigua freda: és en elles on els principals sediments són llims, argila i sorra.

L'aigua freda conté més oxigen, es barreja constantment, fent pujar els nutrients orgànics del fons. Els animals vendians no es menjaven entre ells: absorbien micropartícules de l'aigua o del fons, cosa que els proporcionava una llarga vida i la capacitat de desenvolupar-se en grans formes.

Tanmateix, molt probablement, va ser l'escalfament del planeta i la reducció del nombre de mars freds els que van provocar l'extinció de la fauna vendiana. Al Cambrià, veiem una vida completament diferent, en particular, adaptada a viure en aigua amb un contingut d'oxigen més baix. Però el procés de biomineralització va començar activament i els animals van començar a adquirir esquelets, closques i petxines forts.

La qüestió de si hi ha descendents de la fauna vendiana entre els animals del Cambrià avui s'hauria de respondre positivament, tot i que continua sent objecte de discussions científiques acalorades. En particular, trobem aquests descendents entre mol·luscs, artròpodes, celenterats. Hi ha moltes classes extintes d'animals que van viure al Cambrià però que tenen arrels al Vendià.