Cos'era la vita sulla Terra milioni di anni fa?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Un forte aumento del numero di specie biologiche, chiamato "esplosione del Cambriano", ha aperto il Fanerozoico - l'eone della "vita esplicita". Tuttavia, anche la vita "segreta" nell'era precedente era molto varia, dando origine, tra l'altro, a forme gigantesche. Scoprire i segreti di questa fauna incredibilmente antica è stato reso possibile dalle scoperte fatte in Russia.

Le prime tracce di creature multicellulari macroscopiche dal corpo molle, che potrebbero essere accuratamente attribuite al Precambriano, furono trovate negli anni 1860 nella regione di Terranova. Nel 20 ° secolo, sono stati fatti reperti significativi in Namibia e in Australia. Sul territorio del nostro paese sono stati trovati fossili separati nel nucleo estratto da pozzi (Ucraina, Crimea, Urali).

Si trattava di piccole impronte che sembravano dischi o torte, che non furono nemmeno immediatamente riconosciute come impronte di esseri viventi: alcuni credevano che si trattasse di tracce di processi geologici. Il problema era che inizialmente non era possibile determinare in modo affidabile l'età della roccia, e alcuni ricercatori hanno attribuito i reperti al Cambriano, al Silluriano o all'Ordoviciano.

La certezza apparve solo nel 1957, quando le impronte di una creatura chiamata charnia rinvenute in Gran Bretagna furono inequivocabilmente datate all'era Precambriana.

È interessante non solo il fatto stesso della scoperta dei resti di un folto gruppo di animali precambriani, ma anche il fatto che il loro aspetto e la loro struttura si siano rivelati estremamente insoliti, come se stessero parlando di vita aliena. Ma questa vita, chiamata Vendian, o Ediacaran, biota, divenne la prima apparizione di massa di organismi multicellulari nei reperti fossili, che abitavano l'oceano più di 600 milioni di anni fa.

La storia della posizione più ampia e unica di impronte della fauna vendiana è iniziata nel 1972, quando lo studente-tirocinante AV Stepanov ha trovato diverse impronte di organismi sulla penisola di Onega alla foce del fiume Syuzma (regione di Arkhangelsk) e ha consegnato il ritrovamento a l'Istituto Geologico dell'ANSSSSR.

Un impiegato dell'istituto, il professor B. M. Keller, ha esaminato le impronte e ha notato la loro somiglianza con le impronte della fauna precambriana della Namibia. Presto una spedizione fu inviata sulle rive del Mar Bianco, dai cespugli di Syuzma. Non è stato possibile trovare nulla nel luogo dei ritrovamenti effettuati dallo studente, tuttavia, a circa cinque chilometri a monte del fiume, la spedizione ha incontrato un affioramento su una ripida sponda.

Nuove impronte sono state trovate su blocchi di arenaria sporgenti. L'anno successivo, sul ripido "muro" di 15 metri degli scopritori, fu sostituita una nuova spedizione, che includeva N. M. Chumakov e l'autore di queste righe.

Mentire e gattonare

Tutto ciò che sappiamo della fauna vendiana ci è pervenuto sotto forma di sottili rilievi sulla superficie dell'arenaria. Ci sono rappresentazioni sia negative che positive di questi esseri.

Wend era il regno della simmetria a tre raggi. Tribrachidium è un classico esempio di una tale creatura (foto sotto). In assenza di nemici naturali (i rappresentanti della fauna vendiana non si mangiavano a vicenda), il tribrachidium giaceva pacificamente sul fondo, e per non perdere le microparticelle nutritive portate dalla corrente da diverse parti, acquisì tre aperture di bocca. Quindi, attraverso i tre rami dell'intestino, il cibo è entrato nel corpo.

Un altro tipo di animali in Vendiano consisteva in organismi con una struttura bilaterale, tuttavia, a differenza di animali successivi come i trilobiti, le parti destra e sinistra dei corpi delle creature vendiane non avevano una perfetta simmetria.

Erano caratterizzati dalla cosiddetta simmetria di riflessione radente, quando "raggi" opposti sono posti uno di fronte all'altro in uno schema "a scacchiera". La foto in basso mostra una stampa dell'animale Dickinsonia. In alcuni organismi di questo tipo, ad esempio, ad Andiva, è chiaramente visibile la cefalizzazione: isolamento della regione della testa, probabilmente con cellule sensibili.

Protetto da ghiaccio e gesso

La scogliera sulla sponda del fiume è diventata per noi una finestra su un passato inimmaginabilmente lontano. Sono venuto lì per diversi anni di seguito e ogni anno ci regalavo nuove scoperte. In primavera, lo scioglimento dei ghiacci ha strappato dalla costa nuove lastre di sabbia con impronte dell'era vendiana. Tutto questo è stata la prima volta in Russia - in tale quantità, in tale complessità e in tale varietà.

Sembrava che dopo un incredibile successo scientifico, fosse difficile aspettarsi qualcosa di più. Ma abbiamo comunque deciso di guardarci intorno: il Mar Bianco è grande - improvvisamente ci saranno nuove località promettenti sulle sue rive. La scelta è caduta sulle montagne invernali, situate a circa 200 km di rotta marittima da Syuzma. Qui gli affioramenti non erano un pezzo di argine fluviale alto 10-15 m, ma depositi di strati di argilla e arenaria con uno spessore apparente di circa 120 m che sporgevano in superficie. Andarono nelle profondità della terra per altri 700 m.

L'era in cui viviamo è caratterizzata da un livello dell'oceano insolitamente basso: una grande quantità di acqua è delimitata dalle calotte polari. In tempi più caldi e più lunghi, c'era così tanta acqua che non c'era terra tra gli attuali mari Nero e Bianco.

Saluti dagli antenati

Una delle ipotesi più promettenti riguarda un animale vendiano chiamato Ausia fenestrata - da esso provenivano solo 2 impronte dalle rive del Mar Bianco (altre due impronte simili sono state trovate in Namibia).

Fenestrata significa "fenestrato", e, infatti, secondo le stampe, l'aspetto di questo animale è stato originariamente restaurato come una sorta di borsa, la cui superficie è costellata di grandi fori. Sembrava una spugna, ma la dimensione dei fori non era molto coerente con questa ipotesi. Più tardi, è venuto un altro pensiero: e se la stampa non avesse mantenuto l'intero aspetto dell'animale, ma solo una parte di esso? Il sacco con "finestre" somigliava in modo sorprendente al cesto branchiale dei cordati come le ascidie, appartenenti al tipo tunicata (tunicati).

In Tunicats, il cesto è all'interno, ricoperto da un guscio simile a una tunica, costituito da una sostanza simile alla cellulosa. Le ascidie sono imparentate con le lancelet - primitivi animali cordati che si trovano alla base dell'albero di tutti i vertebrati, inclusi, ovviamente, gli umani.

Quindi, se l'ipotesi relativa alla parentela di Ausia fenestrata con i tunicati è corretta, ciò significa che in sedimenti di età 550 Ma si è tentato di tentare un ramo evolutivo che va dalla fauna vendiana all'uomo.

E 25.000 anni fa la pianura russa era ricoperta di ghiaccio fino alla latitudine di Kiev: era una massa enorme che si congelava costantemente dall'alto. E la crosta terrestre cominciò a piegarsi sotto il peso del ghiaccio. Quando il ghiaccio se ne andò, iniziò il processo opposto: come se "saltasse", la crosta iniziò a gonfiarsi verso l'alto, sollevando il fondo degli antichi oceani al cielo.

Le montagne invernali, alle quali siamo arrivati, stanno ancora crescendo verso l'alto, sollevando sempre più strati di argilla e sabbia che un tempo si accumulavano sul fondo. Ed ecco la cosa interessante: in alcuni punti, strati lunghi quasi chilometri di questi depositi sono perforati da tubi di kimberlite, bocchette attraverso le quali il magma è uscito in superficie.

Queste aperture sono piene di materia antica in parte rifusa e in parte alterata. E in esso, stranamente, ci sono blocchi di calcare, che non è nel distretto. E nei blocchi - fossili con la fauna del Cambriano e dell'Ordoviciano. Da dove viene tutto questo?

La risposta si è rivelata semplice: sugli strati argillosi-sabbiosi, nel corso di milioni di anni, si sono accumulati altri sedimenti dei successivi oceani, ma tutti questi sedimenti sono stati successivamente divorati, conservando singoli frammenti del fondo calcareo in tubi di kimberlite. Lì caddero pezzi di calcare dopo essere stati sollevati da un'esplosione vulcanica. Dopo aver distrutto i sedimenti di fondo dei mari Cambriano e Ordoviciano, la natura ci ha messo a nudo i sedimenti dell'oceano Precambriano.

Inoltre, per il fatto che questi depositi sono stati ricoperti da altre rocce per milioni di anni, gli antichi strati in cui si alternano argilla e arenaria sono molto freschi: le argille non hanno perso la loro elasticità, non vi sono tracce di forti deformazioni, e quindi le montagne d'inverno sono diventate un luogo unico con stampe sottili e chiare della fauna vendiana.

Ascidie e il suo "cesto"

Il rottame come strumento di conoscenza

Quando abbiamo iniziato a fare ricerche sul biota vendiano (a proposito, il termine "vendiano" è stato proposto nel 1952 dall'accademico BS Sokolov), avevamo solo pochi campioni di stampe di questi misteriosi animali. Oggi, grazie alle spedizioni sulle montagne d'inverno, che non si sono fermate nemmeno negli anni '90, in Russia è stata raccolta una raccolta di circa 10.000 campioni e la priorità nel descriverli appartiene ai paleontologi russi.

Questa è una collezione di importanza mondiale, che comprende, in particolare, esemplari di quegli animali, le cui impronte sono state trovate anche a Terranova, negli Urali, in Australia e in Namibia.

Come funziona la ricerca delle impronte digitali? All'altezza della rupe sporge una lastra di arenaria. Non è chiaro se ci sia qualcosa sopra o meno. Per scoprirlo è necessario asportare diverse tonnellate di sedimento con palancole e palanchini e liberare una parte della superficie della lastra. Quindi la lastra viene spaccata e, pezzo per pezzo, viene abbassata.

I pesanti blocchi di arenaria devono essere trascinati sul retro. Sotto, sulla riva, i frammenti della lastra sono numerati e messi insieme. Poi lo capovolgono. Le stampe, se presenti, sono sul lato della lastra che era rivolto verso il basso. Ma ancora non possono essere visti, poiché l'arenaria è ricoperta di argilla.

Ora devi lavare via l'argilla con un pennello e acqua con molta attenzione e trovare le stampe desiderate. I reperti devono essere fotografati ai raggi del sole al tramonto, in modo che il rilievo appaia meglio in condizioni di scarsa illuminazione. Già da questa breve storia, è chiaro che l'estrazione dei campioni è un lavoro fisicamente duro. Ma le dure condizioni delle spedizioni compensano la folle eccitazione degli scopritori che hanno avuto la possibilità di approfondire la misteriosa pagina della storia della vita sulla Terra.

In un mondo di non ovvietà

I paleontologi che lavorano con la fauna fanerozoica si occupano spesso di veri fossili: conchiglie, conchiglie, denti, ossa, uova fossilizzate. La fauna vendiana nasce prima dell'era della biomineralizzazione attiva inerente al Cambriano.

La maggior parte di queste strane creature non aveva scheletri, né gusci duri, né gusci duri. I loro corpi erano morbidi, spesso simili a meduse, e poche specie vantavano uno scudo dorsale sottilissimo o una guaina chitinosa tubolare.

Pertanto, tutto ciò di cui si occupano gli specialisti della fauna vendiana sono rilievi sulla sabbia cementata, che un tempo avvolgeva il corpo gelatinoso, scomparso quasi senza lasciare traccia. Da qui l'incredibile difficoltà nell'interpretare questi brani. Ecco solo alcuni esempi.

Uno dei tipi caratteristici di stampa sono i cosiddetti dischi a denti radiali. Inizialmente, furono interpretati come tracce di organismi simili a meduse, che ricevettero i nomi corrispondenti come "ciclomedusa". Si presumeva che queste meduse non nuotassero liberamente, ma sedessero costantemente sul fondo (come alcune specie moderne).

Questa interpretazione prevalse fino a quando vicino ai dischi iniziarono a trovare impronte di alcune creature simili a una piuma, dopo di che fu tracciata un'immagine completamente diversa: "ciclomedusa" sono solo tracce dei cosiddetti dischi di attacco. L'organismo si è sviluppato nel modo seguente: la larva è affondata sul fondo, la sua base è cresciuta, che è stata gradualmente ricoperta di sabbia.

E già dalla base cresceva uno stelo con rami laterali, con l'aiuto del quale l'animale si nutriva. Quando la creatura morì, l'impronta del disco rimase più spesso dell'impronta dello stelo, sebbene quest'ultima potesse raggiungere dimensioni ciclopiche per la fauna primitiva - fino a 3 m di altezza con un diametro del disco di circa 1 m.

Un altro esempio da manuale è Dickinsonia. Le impronte lasciate da questa creatura ricordano le foglie delle piante venate. Quindi forse questa è la pianta? O un fungo? O qualcos'altro? Se questo è un animale, allora dov'è la sua bocca che si apre e dov'è l'anale? L'autore di queste righe ha difeso l'ipotesi che si trattasse di un rappresentante della fauna, ma per circa due decenni ho dovuto resistere a malintesi da parte di molti colleghi.

Uno dei miei principali argomenti si riduceva al fatto che l'impronta, che tendiamo a prendere per la traccia dell'intero animale, è in realtà formata solo da un sottile guscio simile alla carta attraverso il quale gli elementi della struttura interna "brillano attraverso ". Allo stesso tempo, ci sono diverse stampe, che mostrano chiaramente che qualcosa come un alone, simile a un'impronta di tessuto molle, si estende oltre la zona a coste.

Tuttavia, è stato finalmente possibile dimostrare che la Dickinsonia appartiene agli animali solo quando sono state trovate e studiate le tracce del gattonare di queste creature. Le tracce del ventre in movimento sono più sfocate. Se alla fine del percorso è morta la Dickinsonia, la traccia della conchiglia è completamente diversa: chiara. Quindi, questo è un animale: si è mosso in modo indipendente, apparentemente assorbendo cibo dal fondo sotto forma di batteri dalla superficie del suo addome.

Stranezze frattali e simmetria

Uno dei primi esemplari della fauna vendiana descritta dagli scienziati domestici fu la Vendia. L'impronta è stata trovata in un nucleo di un pozzo nella regione di Arkhangelsk. L'animale aveva una struttura corporea bilaterale, bilaterale, con evidente segmentazione, che consentiva di chiamare persino questa creatura "trilobite nuda" (i veri trilobiti apparivano, come è noto, nel Cambriano).

Ma anche allora, B. M. Keller ha notato che le parti sinistra e destra dei segmenti non sono l'una di fronte all'altra, ma, per così dire, in uno schema a scacchiera. Questo fenomeno, che ho chiamato "simmetria riflessa radente", si è rivelato molto comune tra gli animali vendiani, il che è un altro mistero, poiché nel Cambriano non si osserva nulla del genere.

Apparentemente, una tale strana simmetria di creature bilaterali è associata ad alcune peculiarità della crescita e dello sviluppo dell'organismo - forse c'era una cosiddetta crescita a spirale, caratteristica, ad esempio, delle piante e consistente nella divisione alternata dell'uno o dell'altro gruppo di cellule.

Nei rankomorfi - organismi simili a piume del tipo cyclomedusa (sono stati discussi sopra) - non si osserva solo la simmetria del riflesso abbagliante, ma anche la frattalità della struttura. I tubi si estendono dal fusto principale, che poi si diramano allo stesso modo, e nuovi rami si ramificano nuovamente.

La Charnia è una delle forme più conosciute della fauna vendiana. Appartiene ai cosiddetti organismi simili a piume ed è, molto probabilmente, un animale che conduceva uno stile di vita attaccato. La charnia, così come alcune altre forme simili, assomigliavano nel loro aspetto ai cespugli di felci che crescevano dal fondo del mare.

La ramificazione dei vasi che si estende dal fusto principale aveva una struttura frattale, che è uno dei tratti caratteristici della fauna vendiana. C'erano anche creature tubolari nel Vendiano, che allo stesso modo "tenevano" il fondo.

Oltre a creature bilaterali con simmetria a riflessione planante, nel Vendiano si notano interessanti organismi con simmetria a tre raggi, anch'essi atipici per le epoche successive. Questi includono, ad esempio, il tribrachidium, la cui impronta ricorda una svastica a tre raggi inscritta in un cerchio (molto probabilmente, si tratta di tracce dei canali dell'apparato digerente che portano alle tre aperture della bocca).

Ciò include anche i ventogirus: si tratta di creature ovoidali con un complesso sistema di cavità interne basato su tre camere.

Freddo per i giganti

Più dati sulla diversità della fauna vendiana ci vengono forniti dai reperti fossili, più acuta è la questione del posto del biota vendiano sull'albero evolutivo. Chi erano gli antenati di questa straordinaria vita acquatica e puoi trovare i suoi discendenti tra gli animali delle epoche successive?

Ovviamente, gli organismi vendiani non furono i primi animali multicellulari. Nel Parco Nazionale Glaciale del Montana (USA) e in Australia sono state ritrovate catene di impronte di creature multicellulari vissute 1600-1200 milioni di anni fa. Si ritiene che le impronte, che sembrano una collana di piccole perle, provengano da un animale marino coloniale del tipo a polipo idroide.

Questa vita è un miliardo di anni più vecchia del Vendiano, ma… non sono state ancora trovate altre tracce pre-Vendiane di organismi multicellulari, in particolare di forme ancestrali. Questo fa pensare che, forse, l'emergere della multicellularità negli animali non sia stato un salto evolutivo una tantum, ma una sorta di strategia. Ad esempio, ancora oggi esistono alcuni protozoi flagellati, che vivono come organismi unicellulari separati o si riuniscono in colonie che agiscono come un unico organismo. Se la spugna viene strofinata su singole cellule su un setaccio, le cellule possono riunirsi di nuovo.

Furono condotti anche esperimenti durante i quali, quando i parametri dell'ambiente (temperatura, salinità) cambiarono, le cellule dell'embrione di un organismo multicellulare si disintegrarono, diventando unicellulari. Quindi, è possibile che non ci sia un lignaggio continuo di organismi multicellulari dalle "perline" dal Montana alla fauna vendiana, ma generazioni di forme unicellulari possono trovarsi tra di loro.

Il gigantismo vendiano trova probabilmente la sua spiegazione nelle particolari condizioni naturali di quell'ambiente e di quell'epoca. Il fatto è che le località più ricche di questa fauna si trovano dove i carbonati non si sono accumulati sul fondo. E questa è una proprietà dei bacini di acqua fredda: è in essi che i principali sedimenti sono limi, argilla e sabbia.

L'acqua fredda contiene più ossigeno, si mescola costantemente, sollevando i nutrienti organici dal fondo. Gli animali vendiani non si mangiavano a vicenda: assorbivano le microparticelle dall'acqua o dal fondo, il che forniva loro una lunga vita e la capacità di svilupparsi in forme grandi.

Tuttavia, molto probabilmente, fu il riscaldamento del pianeta e la riduzione del numero di mari freddi a causare l'estinzione della fauna vendiana. Nel Cambriano vediamo una vita completamente diversa, in particolare adatta a vivere in acque con un contenuto di ossigeno inferiore. Ma il processo di biomineralizzazione iniziò attivamente e gli animali iniziarono ad acquisire scheletri, conchiglie e conchiglie forti.

La domanda se ci siano discendenti della fauna vendiana tra gli animali del Cambriano oggi dovrebbe essere risolta positivamente, sebbene rimanga oggetto di accese discussioni scientifiche. In particolare, troviamo questi discendenti tra molluschi, artropodi, celenterati. Ci sono molte classi estinte di animali che vivevano nel Cambriano ma hanno radici nel Vendiano.