На протяжении многих лет эволюционные биологи пытались разобраться в Кембрийском взрыве – событии, произошедшем около 520–530 млн лет назад, когда в палеонтологической летописи внезапно появились многие из основных типов животных без каких-либо явных прямых эволюционных предшественников. [...] Была опубликована книга двух ведущих палеонтологов кембрия, Дугласа Эрвина и Джеймса Валентайна, под названием «Кембрийский взрыв». [...] Эта книга подтвердила точку зрения о том, что Кембрийский взрыв был реальным событием в истории жизни и представлял собой быстрое и внезапное появление многих основных групп животных. Но что было наиболее интересно, так это то, что эта книга также подтвердила, что ключевые проблемы, поставленные Кембрийским взрывом, остаются «нерешенными» – по крайней мере, если подходить к ним с эволюционной точки зрения:

«Модели неравенства, наблюдаемые в кембрийском периоде, ставят два нерешенных вопроса. Во-первых, какой эволюционный процесс привел к различиям в морфологии основных клад? Во-вторых, почему морфологические границы этих типов строения тела оставались относительно стабильными на протяжении последних полумиллиарда лет?»

Выбирая легкий путь

Я всегда ценил прямоту Эрвина и Валентайна в отношении основных необъяснимых аспектов Кембрийского взрыва. Но многие защитники эволюции ищут быстрые и легкие ответы. Они утверждают, что какой-то «триггер» каким-то образом быстро привел к появлению всех этих разнообразных групп животных. Для многих эволюционных биологов этим триггером является внезапное повышение содержания кислорода в атмосфере непосредственно перед кембрийским периодом – и утверждаемое внезапное повышение содержания кислорода достаточно, чтобы удовлетворить их и объяснить (или, по крайней мере, оправдать) Кембрийский взрыв. Как я уже отметил:

«Многие утверждают, что Кембрийский взрыв был вызван внезапным глобальным повышением уровня кислорода. Мы уже много раз обсуждали этот вопрос, снова и снова отмечая, что кислород не генерирует новую генетическую информацию. Но такая информация должна была быть непосредственной причиной Кембрийского взрыва».

Дэвид Коппедж на протяжении многих лет проделал отличную работу, критикуя то, что он называет «теорией кислорода», и однажды сформулировал это так: «Кратко: кислород не был причиной Кембрийского взрыва. Он просто дал животным "энергию для движения". Что же тогда стало причиной Кембрийского взрыва? Ответа нет».

Кислород – не триггер?

Теория кислородного «триггера» для Кембрийского взрыва получила очередной удар. Новая статья в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences под названием «Вдохнув жизнь в скучный миллиард: прямые ограничения от жидких включений 1,4 млрд лет назад показывают умеренный климат и насыщенную кислородом атмосферу» (Breathing life into the boring billion: Direct constraints from 1.4 Ga fluid inclusions reveal a fair climate and oxygenated atmosphere) предполагает, что уровень кислорода мог быть довольно высоким задолго до кембрийского периода, что ставит под сомнение идею о том, что он сыграл роль триггера. Основная история довольно проста — блог Gizmodo хорошо ее объясняет:

«Исследователи извлекли образцы воздуха возрастом 1,4 млрд лет из древних кристаллов и обнаружили нечто удивительное об этом, казалось бы, «скучном» периоде.

Команда изучила газы и жидкости, заключенные в кристаллах галита (каменной соли) из Канады, проливая свет на состав атмосферы за сотни миллионов лет до появления динозавров на Земле. Оказалось, что на планете было больше кислорода, чем ожидалось – по крайней мере, в тот конкретный момент времени – как они объяснили в исследовании, опубликованном в прошлом месяце в PNAS»

Конечно, 1,4 млрд лет назад – это более чем за 800 млн лет до Кембрийского взрыва, который, как общепринято считается, начался около 530 млн лет назад. Это поднимает вопрос: если кислород является таким мощным триггером, который вызвал эволюцию животных, то почему сложные животные не эволюционировали, когда атмосфера была высокооксигенированной 1,4 млрд лет назад? Gizmodo видит проблему:

«Атмосфера также содержала 3,7% от сегодняшнего уровня кислорода. Хотя это может показаться не так уж много, все же это неожиданно высокое количество. В то время жизнью правили бактерии, а красные водоросли были новичками, но такой уровень кислорода мог поддерживать сложную животную жизнь, такую как животные и растения, которые появились только через 800 млн лет».

Почему так медленно, животные?

Так почему же животная жизнь появлялась так медленно? «Это может отражать кратковременное явление оксигенации в этой долгой эпохе, которую геологи в шутку называют «скучным миллиардом», – пояснил Парк. Другими словами, показания отражают краткий момент времени. «Скучный миллиард» – это эпоха, в течение которой наблюдался низкий уровень кислорода, стабильные атмосферные и геологические условия и незначительные эволюционные изменения.

В пресс-релизе Политехнического института Ренсселера приводится аналогичный аргумент:

«Естественно возникает вопрос: если кислорода было достаточно для поддержания жизни животных, почему эволюция заняла столько времени?

Парк подчеркивает, что образец отражает лишь мгновение геологического времени. "Возможно, он отражает кратковременное явление оксигенации в этой долгой эпохе, которую геологи в шутку называют "скучным миллиардом", – сказал он. Это была эпоха в истории Земли, отмеченная низким уровнем кислорода, повсеместной атмосферной и геологической стабильностью и скудными эволюционными изменениями.

"Несмотря на свое название, наличие прямых данных наблюдений за этим периодом чрезвычайно важно, потому что они помогают нам лучше понять, как на планете возникла сложная жизнь и как наша атмосфера стала такой, какой она является сегодня", – сказал Парк.

Предыдущие косвенные оценки уровня углекислого газа в этот период указывали на более низкие уровни, несовместимые с другими наблюдениями, показывающими, что в мезопротерозойскую эпоху не было значительных ледников. Прямые измерения высоких уровней углекислого газа, проведенные командой, в сочетании с оценками температуры, полученными из самой соли, предполагают, что климат мезопротерозойской эпохи был более мягким, чем считалось ранее, – сопоставимым с сегодняшним.

Шаллер отмечает, что красные водоросли появились именно в этот момент истории Земли и что они по-прежнему вносят значительный вклад в глобальное производство кислорода. Относительно высокий уровень кислорода мог быть прямым следствием увеличения количества и сложности водорослей.

"Возможно, что то, что мы зафиксировали, на самом деле является очень интересным моментом посреди скучного миллиарда лет", – сказал он».

Аналогичным образом, в технической статье отмечается:

«Наши результаты показывают, что это был период с равномерным климатом и что концентрация кислорода в атмосфере, по крайней мере временно, превышала метаболические потребности ранних животных задолго до их появления. ...Наши результаты указывают на состояние системы Земли, характеризующееся умеренным климатом с достаточным количеством O₂ для дыхания ранних животных».

Временное появление кислорода? 

Таким образом, авторы утверждают, что, возможно, это было всего лишь «кратковременное событие оксигенации», которое не обеспечило образования достаточного количества кислорода. У меня есть другая теория: возможно, рост содержания кислорода не был причиной Кембрийского взрыва! Более высокий уровень кислорода может быть необходимым, но далеко не достаточным условием для существования сложной животной жизни. Если это так, то кислород не является настоящим «триггером», вызвавшим Кембрийский взрыв. Кислород может делать все, что угодно, на протяжении всей истории Земли, но животные не появятся, пока не будет запущен настоящий триггер. Учитывая, что (а) для появления новых форм животных, которые возникли в результате Кембрийского взрыва, должны были появиться тысячи новых генов, (б) эти новые гены представляют собой огромный объем новой генетической информации, и (в) такая информация исходит от разума, я думаю, что настоящий триггер Кембрийского взрыва – это нечто гораздо более мощное, чем просто более высокий уровень pO₂ (парциального давления кислорода) в атмосфере.

Вызов триггеру

В технической статье признается, что такой высокий уровень оксигенации, если он будет сохраняться, действительно «поставит под сомнение» мысль о том, что кислород был триггером эволюции животных:

«Наши результаты подтверждают, что атмосферное давление кислорода, по крайней мере, временно превышало пороги, необходимые для раннего дыхания животных. Кратковременный импульс оксигенации может помочь объяснить задержку между появлением и экологическим подъемом сложных эукариот. Однако, если бы эти уровни O₂ сохранялись в течение сотен миллионов лет, это поставило бы под сомнение утверждение о том, что повышение концентрации кислорода в атмосфере способствовало эволюции животных».

Но авторы не хотят оспаривать модель кислородного триггера, поэтому они выбирают гипотезу «временного» повышения уровня кислорода. Возможно, это действительно верно, но в любом случае эти данные противоречат модели, согласно которой до кембрийского периода уровень кислорода всегда был слишком низким для жизни животных. Это плохо для модели кислородного триггера. И, что наиболее важно, она даже близко не объясняет, как кислород мог сгенерировать новую генетическую информацию, необходимую для появления кембрийских животных.