Sự sống trên Trái đất hàng triệu năm trước là gì?

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng các loài sinh vật, được gọi là "vụ nổ kỷ Cambri", đã mở ra Phanerozoic - thời kỳ tồn tại của "sự sống rõ ràng". Tuy nhiên, cuộc sống "bí mật" ở thời đại trước cũng rất đa dạng, làm nảy sinh những hình thức khổng lồ, trong số những thứ khác. Khám phá những bí mật của loài động vật vô cùng cổ xưa này đã được thực hiện nhờ những khám phá được thực hiện ở Nga.

Những dấu vết đầu tiên của các sinh vật đa bào thân mềm vĩ mô, có thể được coi là thuộc loài Precambrian, được tìm thấy vào những năm 1860 ở vùng Newfoundland. Trong thế kỷ 20, những phát hiện quan trọng đã được thực hiện ở Namibia và Australia. Trên lãnh thổ nước ta đã tìm thấy các hóa thạch riêng biệt trong lõi khai thác từ các giếng (U-crai-na, Krym, Ural).

Đây là những bản in nhỏ giống như đĩa hoặc bánh, thậm chí không được nhận ra ngay là dấu ấn của sinh vật sống: một số người tin rằng chúng ta đang nói về dấu vết của các quá trình địa chất. Rắc rối là ban đầu không thể xác định tuổi của tảng đá một cách đáng tin cậy và một số nhà nghiên cứu cho rằng phát hiện này thuộc kỷ Cambri, Sillurian hoặc Ordovic.

Sự chắc chắn chỉ xuất hiện vào năm 1957, khi các dấu vân tay của một sinh vật được gọi là charnia được tìm thấy ở Vương quốc Anh được xác định có niên đại rõ ràng từ thời Precambrian.

Điều thú vị không chỉ là sự thật về việc phát hiện ra tàn tích của một nhóm lớn các loài động vật Precambrian, mà còn là sự thật rằng ngoại hình và cấu trúc của chúng cực kỳ khác thường, như thể chúng đang nói về sự sống ngoài hành tinh. Nhưng sự sống này, được gọi là Vendian, hay Ediacaran, quần xã sinh vật, đã trở thành sự xuất hiện hàng loạt đầu tiên của các sinh vật đa bào trong hồ sơ hóa thạch, sinh sống ở đại dương hơn 600 triệu năm trước.

Lịch sử về vị trí rộng rãi và độc đáo nhất của các dấu chân của hệ động vật Vendian bắt đầu vào năm 1972, khi sinh viên kiêm thực tập sinh AV Stepanov tìm thấy một số dấu chân của các sinh vật trên Bán đảo Onega ở cửa sông Syuzma (Vùng Arkhangelsk) và giao kết quả cho Viện địa chất của ANSSSR.

Một nhân viên của viện, Giáo sư B. M. Keller, đã kiểm tra các dấu vân tay và ghi nhận sự giống nhau của chúng với các bản in của hệ động vật Precambrian từ Namibia. Ngay sau đó, một đoàn thám hiểm đã được gửi đến bờ Biển Trắng, bởi những bụi cây của Syuzma. Người ta không thể tìm thấy bất cứ thứ gì tại địa điểm mà cậu sinh viên đã tìm thấy, tuy nhiên, cách con sông khoảng 5 km, đoàn thám hiểm đã gặp một mỏm đá trên một bờ dốc.

Các bản in mới được tìm thấy trên các khối sa thạch nhô ra. Năm sau, tại "bức tường" dốc đứng 15 mét của những người khám phá, một đoàn thám hiểm mới đã được thay thế, trong đó có N. M. Chumakov và tác giả của những dòng này.

Nằm và bò

Mọi thứ chúng ta biết về hệ động vật Vendian đã đến với chúng ta dưới dạng những bức phù điêu mỏng trên bề mặt sa thạch. Có cả đại diện tiêu cực và tích cực của những sinh mệnh này.

Wend là lĩnh vực của đối xứng ba tia. Tribrachidium là một ví dụ kinh điển về một sinh vật như vậy (ảnh bên dưới). Trong trường hợp không có kẻ thù tự nhiên (các đại diện của hệ động vật Vendian không ăn thịt lẫn nhau), Tribrachidium nằm yên bình ở đáy và để không bỏ sót các vi hạt dinh dưỡng do dòng điện mang đến từ các phía khác nhau, nó có ba lỗ mở miệng. Sau đó, thông qua ba nhánh của ruột, thức ăn đi vào cơ thể.

Một loại động vật khác ở Vendian bao gồm các sinh vật có cấu trúc hai bên, tuy nhiên, không giống như các động vật sau này như cá ba gai, các phần bên phải và bên trái của cơ thể của sinh vật Vendian không có sự đối xứng hoàn hảo.

Chúng được đặc trưng bởi cái gọi là đối xứng phản xạ cách ly, khi các "tia" đối nhau được đặt đối diện nhau theo mô hình "bàn cờ". Bức ảnh dưới cùng là bản in của động vật Dickinsonia. Ở một số sinh vật thuộc loại này, ví dụ như ở Andiva, hiện tượng nam hóa có thể nhìn thấy rõ ràng - sự cô lập của vùng đầu, có thể là với các tế bào nhạy cảm.

Được bảo vệ bởi băng và phấn

Vách đá trên bờ sông đối với chúng tôi đã trở thành một cửa sổ dẫn vào quá khứ xa xăm không thể tưởng tượng nổi. Tôi đã đến đó vài năm liên tục, và mỗi năm tôi đều cho chúng tôi những phát hiện mới. Vào mùa xuân, băng tan chảy ra từ bờ biển những phiến cát mới mang dấu ấn của thời đại Vendian. Tất cả đây là lần đầu tiên ở Nga - với số lượng như vậy, phức tạp như vậy và đa dạng như vậy.

Dường như sau thành công khoa học đáng kinh ngạc, người ta khó có thể mong đợi gì hơn. Nhưng chúng tôi vẫn quyết định nhìn xung quanh: Biển Trắng rộng lớn - đột nhiên sẽ có những địa điểm mới đầy hứa hẹn trên bờ biển của nó. Sự lựa chọn rơi vào Dãy núi Mùa đông, nằm cách Syuzma khoảng 200 km đường biển. Ở đây, phần nhô ra không phải là một mảnh của bờ sông cao 10-15 m, mà là trầm tích của các lớp đất sét và sa thạch với độ dày biểu kiến khoảng 120 m nhô lên bề mặt. Chúng đi sâu vào lòng đất thêm 700 nữa. m.

Thời đại mà chúng ta đang sống được đặc trưng bởi mức độ thấp bất thường của đại dương: một lượng lớn nước bị ràng buộc bởi các nắp cực. Trong thời gian ấm hơn và lâu hơn, có nhiều nước đến mức không có đất giữa biển Đen và Trắng hiện nay.

Lời chào từ tổ tiên

Một trong những giả thuyết hứa hẹn nhất liên quan đến một loài động vật Vendian có tên là Ausia fenestrata - chỉ có 2 bản in đến từ nó từ bờ Biển Trắng (hai bản in tương tự khác được tìm thấy ở Namibia).

Fenestrata có nghĩa là "chết tiệt", và thực tế, theo các bản in, vẻ ngoài của con vật này ban đầu được phục hồi như một loại túi, bề mặt của chúng có nhiều lỗ lớn. Nó trông giống như một miếng bọt biển, nhưng kích thước của các lỗ không phù hợp lắm với giả thuyết này. Sau đó, một suy nghĩ khác xuất hiện: điều gì sẽ xảy ra nếu bản in không giữ được hình dạng đầy đủ của con vật mà chỉ là một phần của nó? Chiếc bao có “cửa sổ” nổi bật giống chiếc giỏ mang có nhiều dây buộc giống ascidians, thuộc loại áo dài (áo dài).

Ở Tunicats, rổ ở bên trong, được bao phủ bởi một lớp vỏ giống như áo dài, bao gồm một chất tương tự như cellulose. Ascidians có liên quan đến lancelet - động vật có dây sống nguyên thủy được tìm thấy ở gốc cây của tất cả các động vật có xương sống, bao gồm cả con người.

Do đó, nếu giả thuyết về mối quan hệ họ hàng của Ausia fenestrata với áo dài là đúng, thì điều này có nghĩa là trong lớp trầm tích có tuổi 550 Ma, chúng ta đã tìm ra một nhánh tiến hóa đi từ động vật Vendian sang con người.

Và 25.000 năm trước, Đồng bằng của Nga đã bị bao phủ bởi băng lên đến vĩ độ của Kiev - nó là một khối khổng lồ không ngừng đóng băng từ trên cao. Và vỏ trái đất bắt đầu uốn cong dưới sức nặng của băng. Khi lớp băng rời đi, quá trình ngược lại bắt đầu: như thể "hồi xuân", lớp vỏ bắt đầu phồng lên, nâng đáy các đại dương cổ đại lên bầu trời.

Những ngọn núi mùa đông mà chúng tôi đến, vẫn đang phát triển hướng lên trên, nâng các lớp đất sét và cát ngày càng cao hơn từng tích tụ dưới đáy. Và đây là điều thú vị: ở một số nơi, các địa tầng dài gần hàng km của những mỏ này bị xuyên qua bởi các ống kimberlite - lỗ thông hơi mà qua đó magma thoát ra bề mặt.

Những lỗ thông hơi này chứa đầy vật chất cổ đại đã được nấu lại một phần, một phần đã bị thay đổi. Và trong đó, kỳ lạ là có những khối đá vôi, mà ở huyện không có. Và trong các khối - hóa thạch với hệ động vật kỷ Cambri và kỷ Ordovic. Tất cả những điều này đến từ đâu?

Câu trả lời hóa ra rất đơn giản: qua các lớp đất sét-cát, qua hàng triệu năm, các trầm tích khác từ các đại dương sau này tích tụ lại, nhưng tất cả các trầm tích này sau đó đã bị ăn mòn, giữ lại các mảnh riêng lẻ của đáy vôi trong các ống kimberlite. Những tảng đá vôi rơi xuống đó sau khi bị một vụ nổ núi lửa ném lên. Sau khi phá hủy trầm tích dưới đáy biển Cambri và Ordovic, thiên nhiên đã để lại cho chúng ta những trầm tích của đại dương Precambrian.

Hơn nữa, do các trầm tích này đã được bao phủ bởi các loại đá khác trong hàng triệu năm, nên các địa tầng cổ trong đó sét và sa thạch xen kẽ rất tươi: đất sét không bị mất tính đàn hồi, không có dấu vết biến dạng mạnh, và do đó Dãy núi Mùa đông cuối cùng trở thành một địa điểm độc đáo với những bản in mỏng và rõ ràng của hệ động vật Vendian.

Ascidia và "cái rổ" của nó

Phế liệu như một công cụ tri thức

Khi chúng tôi bắt đầu nghiên cứu về quần thể sinh vật Vendian (nhân tiện, thuật ngữ “Vendian” đã được Viện sĩ BS Sokolov đề xuất vào năm 1952), chúng tôi chỉ có một vài mẫu bản in của những loài động vật bí ẩn này. Ngày nay, nhờ các cuộc thám hiểm đến Dãy núi Mùa đông, không dừng lại ngay cả trong những năm 1990, một bộ sưu tập khoảng 10.000 mẫu đã được thu thập ở Nga, và ưu tiên mô tả chúng thuộc về các nhà cổ sinh vật học Nga.

Đây là một bộ sưu tập có ý nghĩa thế giới, đặc biệt, bao gồm các mẫu vật của những loài động vật đó, chúng cũng được tìm thấy ở Newfoundland, Urals, Australia và Namibia.

Tìm kiếm dấu vân tay hoạt động như thế nào? Ở độ cao của vách đá, một phiến đá sa thạch nhô ra. Không rõ là có cái gì trên đó hay không. Để tìm hiểu, cần phải loại bỏ nhiều tấn trầm tích bằng xà beng và xẻng và giải phóng một phần bề mặt tấm. Sau đó, tấm sàn được tách ra và từng mảnh được hạ xuống.

Những khối đá sa thạch nặng nề phải được kéo trên lưng. Bên dưới, trên bờ, các mảnh vỡ của phiến đá được đánh số và ghép lại với nhau. Sau đó, họ lật nó lại. Các bản in, nếu có, nằm trên mặt đĩa úp xuống. Nhưng chúng vẫn không thể được nhìn thấy, vì đá sa thạch được bao phủ bởi đất sét.

Bây giờ bạn cần rửa sạch đất sét bằng bàn chải và nước thật cẩn thận và tìm các hình in mong muốn. Phát hiện phải được chụp dưới tia nắng mặt trời lặn, để phù điêu xuất hiện tốt hơn trong điều kiện ánh sáng yếu. Từ truyện ngắn này, rõ ràng việc lấy mẫu là công việc khó khăn về mặt thể chất. Nhưng điều kiện khắc nghiệt của các cuộc thám hiểm đã bù đắp cho sự phấn khích điên cuồng của những người khám phá, những người có cơ hội nhìn vào trang bí ẩn của lịch sử sự sống trên Trái đất.

Trong một thế giới không hiển nhiên

Các nhà cổ sinh vật học làm việc với hệ động vật Phanerozoic thường xử lý các hóa thạch thực sự - vỏ sò, vỏ sò, răng, xương, trứng hóa thạch. Hệ động vật Vendian được sinh ra trước kỷ nguyên khoáng hóa sinh học tích cực vốn có trong kỷ Cambri.

Hầu hết những sinh vật kỳ lạ này đều không có bộ xương, không có vỏ cứng, không có vỏ cứng. Cơ thể của chúng mềm, thường giống như sứa, và rất ít loài có tấm chắn lưng mỏng như giấy hoặc vỏ bọc chitinous hình ống.

Do đó, tất cả những gì mà các chuyên gia động vật ở Vendian giải quyết là những bức phù điêu trên nền cát xi măng, từng bao bọc cơ thể sền sệt, đã biến mất gần như không để lại dấu vết. Do đó, khó khăn đáng kinh ngạc trong việc giải thích các bản nhạc này. đây chỉ la một vai vi dụ.

Một trong những loại bản in đặc trưng là cái gọi là đĩa radial-tine. Ban đầu, chúng được hiểu là dấu vết của những sinh vật giống sứa, chúng nhận được những cái tên tương ứng như "cyclomedusa". Người ta cho rằng những con sứa này không bơi tự do mà liên tục ngồi dưới đáy (giống như một số loài hiện đại).

Cách giải thích này thịnh hành cho đến khi gần các đĩa, họ bắt đầu tìm thấy dấu vết của một số sinh vật tương tự như một chiếc lông vũ, sau đó một bức tranh hoàn toàn khác được vẽ ra: "cyclomedusa" chỉ là dấu vết của cái gọi là đĩa đính kèm. Sinh vật phát triển theo cách sau: ấu trùng chìm xuống đáy, đế lớn dần, dần dần bị cát bao phủ.

Và ngay từ gốc, một thân cây đã mọc lên với các nhánh bên, với sự hỗ trợ của thức ăn cho gia súc. Khi sinh vật chết, dấu đĩa vẫn còn thường xuyên hơn dấu thân, mặc dù dấu ấn sau này có thể đạt đến kích thước cyclopean đối với động vật nguyên sinh - chiều cao lên đến 3 m với đường kính đĩa khoảng 1 m.

Một ví dụ khác trong sách giáo khoa là Dickinsonia. Các vết in do sinh vật này để lại giống như lá của cây có gân. Vì vậy, có thể đây là nhà máy? Hay một cây nấm? Hay cái gì khác? Nếu đây là động vật, thì miệng của nó ở đâu, và hậu môn ở đâu? Tác giả của những dòng này đã bảo vệ giả thuyết rằng chúng ta đang nói về một đại diện của hệ động vật, nhưng trong khoảng hai thập kỷ, tôi đã phải chống lại sự hiểu lầm của nhiều đồng nghiệp.

Một trong những lập luận chính của tôi đưa ra thực tế rằng dấu ấn, mà chúng ta có xu hướng lấy dấu vết của toàn bộ động vật, thực sự chỉ được hình thành bởi một lớp vỏ mỏng như giấy, qua đó các yếu tố của cấu trúc bên trong "chiếu qua ". Đồng thời, có một số dấu vân tay, cho thấy rõ một thứ gì đó giống như vầng hào quang, tương tự như dấu ấn của mô mềm, vượt ra ngoài vùng gân.

Tuy nhiên, cuối cùng người ta đã có thể chứng minh rằng Dickinsonia chỉ thuộc về động vật khi dấu vết bò của những sinh vật này được tìm thấy và nghiên cứu. Dấu vết của cái bụng chuyển động càng mờ. Nếu ở cuối con đường mà Dickinsonia chết, dấu vết của chiếc vỏ hoàn toàn khác - rõ ràng. Vì vậy, đây là một loài động vật: nó di chuyển độc lập, dường như hấp thụ thức ăn từ đáy dưới dạng vi khuẩn bằng bề mặt bụng của nó.

Kỳ lạ Fractal và Symmetry

Một trong những mẫu vật đầu tiên của hệ động vật Vendian được các nhà khoa học trong nước mô tả là Vendia. Bản in được tìm thấy trong lõi từ một cái giếng ở vùng Arkhangelsk. Con vật có cấu trúc cơ thể hai bên, hai bên, với sự phân chia rõ ràng, khiến người ta thậm chí có thể gọi sinh vật này là "loài ba ba trần" (loài ba ba thật sự đã xuất hiện, như đã biết, trong kỷ Cambri).

Nhưng ngay cả khi đó, B. M. Keller nhận thấy rằng các phần bên trái và bên phải của các phân đoạn không đối diện nhau, nhưng nó nằm trong một mô hình bàn cờ. Hiện tượng này, mà tôi gọi là "đối xứng phản xạ chăn thả", hóa ra lại rất phổ biến ở các động vật Vendian, đây là một bí ẩn khác, vì không có gì thuộc loại này được quan sát thấy trong kỷ Cambri.

Rõ ràng, sự đối xứng kỳ lạ như vậy của các sinh vật hai bên có liên quan đến một số đặc thù của sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật - có lẽ đã có cái gọi là tăng trưởng xoắn ốc, đặc điểm của thực vật và bao gồm sự phân chia xen kẽ của một hoặc một nhóm khác của tế bào.

Trong rankomorphs - các sinh vật giống lông vũ thuộc loại cyclomedusa (chúng đã được thảo luận ở trên) - không chỉ quan sát thấy tính đối xứng của phản xạ liếc mắt, mà còn quan sát được độ đứt gãy của cấu trúc. Các ống kéo dài từ thân chính, sau đó phân nhánh theo cách tương tự, và các nhánh mới lại phân nhánh.

Charnia là một trong những dạng động vật Vendian được biết đến từ lâu. Nó thuộc về những sinh vật được gọi là lông vũ, và rất có thể, là một loài động vật có lối sống gắn bó. Charnia, cũng như một số dạng tương tự khác, giống ở vẻ ngoài của chúng là những bụi cây dương xỉ mọc lên từ đáy biển.

Sự phân nhánh của các mạch kéo dài từ thân chính có cấu trúc dạng đứt gãy, đây là một trong những đặc điểm đặc trưng của hệ động vật Vendian. Cũng có những sinh vật hình ống ở Vendian, tương tự như vậy "bám chặt" vào đáy.

Ngoài các sinh vật song phương với đối xứng phản xạ trượt, các sinh vật thú vị với đối xứng ba tia được ghi nhận trong Vendian, cũng không điển hình cho các thời đại tiếp theo. Chúng bao gồm, ví dụ, Tribrachidium, dấu ấn giống hình chữ Vạn ba tia được ghi trong một vòng tròn (rất có thể, đây là dấu vết của các kênh của hệ tiêu hóa dẫn đến ba lỗ miệng).

Điều này cũng bao gồm các xoang bụng - đây là những sinh vật hình trứng với một hệ thống các khoang bên trong phức tạp dựa trên ba khoang.

Lạnh lùng cho những người khổng lồ

Càng có nhiều dữ liệu về sự đa dạng của hệ động vật Vendian mà hồ sơ hóa thạch mang lại cho chúng ta, câu hỏi về vị trí của quần thể sinh vật Vendian trên cây tiến hóa càng trở nên gay gắt hơn. Tổ tiên của loài thủy sinh tuyệt vời này là ai, và bạn có thể tìm thấy hậu duệ của nó trong số các loài động vật của các thời đại tiếp theo không?

Rõ ràng, sinh vật Vendian không phải là động vật đa bào đầu tiên. Tại Công viên Băng hà Quốc gia ở Montana (Mỹ) và ở Australia, người ta đã tìm thấy chuỗi dấu chân của các sinh vật đa bào sống cách đây 1600-1200 triệu năm. Các dấu ấn, trông giống như một chuỗi hạt nhỏ, được cho là của một loài động vật biển thuộc địa thuộc loại polyp hydroid.

Cuộc sống này lâu hơn người Vendian một tỷ năm tuổi, nhưng … không có dấu vết nào khác của sinh vật đa bào tiền Vendian, đặc biệt là bất kỳ dạng tổ tiên nào, vẫn chưa được tìm thấy. Điều này khiến người ta nghĩ rằng, có lẽ, sự xuất hiện của đa bào ở động vật không phải là một bước nhảy vọt về mặt tiến hóa một lần, mà là một loại chiến lược nào đó. Ví dụ, ngay cả ngày nay cũng có một số động vật nguyên sinh trùng roi, hoặc sống như các sinh vật đơn bào riêng biệt, hoặc tập hợp thành các khuẩn lạc hoạt động như một sinh vật đơn lẻ. Nếu miếng bọt biển được chà xát vào các ô riêng lẻ trên rây, các tế bào có thể lại với nhau.

Thậm chí, các thí nghiệm được thực hiện trong đó, khi các thông số của môi trường (nhiệt độ, độ mặn) thay đổi, các tế bào phôi của một sinh vật đa bào bị phân hủy, trở thành đơn bào. Vì vậy, có thể không có dòng sinh vật đa bào liên tục từ "hạt" từ Montana đến hệ động vật Vendian, nhưng các thế hệ dạng đơn bào có thể nằm giữa chúng.

Vendian gigantism có lẽ tìm thấy lời giải thích của nó trong những điều kiện tự nhiên đặc biệt của môi trường đó và thời đại đó. Thực tế là những nơi giàu có nhất của hệ động vật này được tìm thấy ở những nơi mà cacbonat chưa tích tụ dưới đáy. Và đây là đặc tính của các lưu vực nước lạnh - trong đó các trầm tích chính là phù sa, đất sét và cát.

Nước lạnh chứa nhiều oxy hơn, nó liên tục trộn lẫn, đưa các chất hữu cơ dinh dưỡng từ dưới đáy lên. Các loài động vật thuần chay không ăn thịt lẫn nhau - chúng hấp thụ các vi hạt từ nước hoặc từ đáy, điều này giúp chúng có tuổi thọ cao và khả năng phát triển thành các dạng lớn.

Tuy nhiên, rất có thể, chính sự ấm lên trên hành tinh và sự giảm số lượng các vùng biển lạnh đã gây ra sự tuyệt chủng của hệ động vật Vendian. Trong kỷ Cambri, chúng ta thấy một sự sống hoàn toàn khác - đặc biệt, thích nghi với việc sống trong nước có hàm lượng oxy thấp hơn. Nhưng quá trình khoáng hóa sinh học bắt đầu tích cực, và động vật bắt đầu có được bộ xương, vỏ và vỏ cứng cáp.

Câu hỏi về việc liệu có hậu duệ của hệ động vật Vendian trong số các động vật kỷ Cambri ngày nay hay không nên được trả lời một cách tích cực, mặc dù nó vẫn là chủ đề của các cuộc thảo luận khoa học sôi nổi. Đặc biệt, chúng tôi tìm thấy những hậu duệ này trong số động vật thân mềm, động vật chân đốt, động vật có xương sống. Có nhiều lớp động vật đã tuyệt chủng sống ở kỷ Cambri nhưng có nguồn gốc từ Vendian.