Проблема «Кембрійського вибуху» в дарвінівській еволюції добре відома нашим читачам. З часів самого Дарвіна еволюціоністи б'ються над питанням: як за одну геологічну мить могло виникнути 16 або більше складних форм тіла тварин? Якби теорія Дарвіна була правильною, то де в докембрійському літописі скам'янілостей знайти докази існування предків?

Віра у (відсутні) скам'янілості

Еволюційні палеонтологи вірять в те, що відсутні кембрійські предки дійсно існували, оскільки, за генетичними оцінками, їхнє походження відноситься до сотень мільйонів років до «вибуху». Вони визнають, що скам'янілостей не вистачає, але молекулярний годинник, мабуть, свідчить про тривалий період, що передував кембрійському біорізноманіттю. Можливо, коли-небудь будуть знайдені скам'янілості предків, які підтвердять молекулярний годинник. Можливо, прабатьківські форми були занадто малі, щоб проявитися, або матеріал, в якому вони були поховані, не був придатний для збереження.

Для вивчення останньої можливості вчені Оксфордського університету під керівництвом д-ра Росса П. Андерсона вивчили тафономічний потенціал неопротерозойських (докембрійських) відкладень з усього світу. Їхню роботу опубліковано (у відкритому доступі) в журналі Trends in Ecology & Evolution.¹ Оксфордські новини називають її «найретельнішою на сьогоднішній день оцінкою умов збереження, в яких, як очікується, можуть бути виявлені найбільш ранні викопні тварини».

«Наприклад, метод "молекулярного годинника" передбачає, що тварини вперше з'явилися 800 млн років тому, на початку неопротерозойської ери (від 1000 млн років тому до 539 млн років тому). Цей підхід використовує швидкість накопичення мутацій в генах для визначення моменту часу, коли два або більше видів живих істот востаннє мали спільного предка. Але хоча в породах раннього неопротерозою трапляються викопні мікроорганізми, такі як бактерії й протисти, викопних тварин не виявлено.

Це поставило палеонтологів перед дилемою: чи не переоцінює метод молекулярного годинника момент початку еволюції тварин? Чи тварини існували в ранньому неопротерозої, але були занадто м'якими та крихкими, щоб зберегтися?» (Курсив додано)

Група Андерсона спочатку вивчила мінералогію двадцяти найкращих кембрійських місцезнаходжень скам’янілостей, таких як сланці Берджесс. За допомогою трьох аналітичних методів вони визначили, що породи типу Burgess-Shale (BST), зокрема кембрійські аргіліти, збагачені певними глинами, які, мабуть, й забезпечують їхню виняткову збереженість. Потім вони задалися питанням, чи мають неопротерозойські породи схожу з BST мінералогію. Більшість із них не мають такої мінералогії, дійшли висновку вони. Але три з них мають: одна в Нунавуті (Канада), одна в Сибіру й одна в Норвегії. Цим об'єктам присвоєно дати 800-789 млн років тому – тонійський період.

«З огляду на те, що в умовах BST в кембрії зберігаються дрібні, м'які та тендітні тварини, відсутність широко поширених викопних тварин в неопротерозойських товщах, навіть якщо збереження BST мало місце, свідчить про реальну відсутність тварин у цей час».

Вгадайте результат

Предки кембрійських тварин не були виявлені в трьох місцях:

«Мікроаналітичне вивчення прямих асоціацій глин з мікрофоссіліями із трьох найбільш біологічно різноманітних неопротерозойських аргілітів – ∼1000-мільйонної Лахандинської групи (Сибір, Росія) та ∼800-мільйонних формацій Сванбергф'єллет (Шпіцберген, Норвегія) та Вінніатт (Нунавут, Канада) – дає змогу припустити, що у формуванні біорізноманіття в неопротерозойських аргілітах, і ∼800-мільйоннолітніх формацій Сванбергф'єллет (Шпіцберген, Норвегія) та Вінніатт (Нунавут, Канада) роль збереження BST під дією глин в деяких неопротерозойських умовах була такою самою значущою, як і в кембрії. В цих трьох відкладеннях збереглися багатоклітинні та нитчасті мікроорганізми, а також форми зі складними шипами/відростками, які, мабуть, є більш крихкими, ніж типові сфероїдальні форми з органічними стінками, які поширені в неопротерозойських спільнотах. Елементне та мінералогічне картування (синхротронна інфрачервона мікроспектроскопія) виявило збагачення каолінітом, що безпосередньо прилягає до клітинних стінок й утворює захисні ореоли навколо скам'янілостей.

Подібність у розподілі глин в скам'янілостях із цих трьох неопротерозойських відкладень та зі сланців Берджесс дає підстави припустити, що в обох випадках глини прикріплялися до тканин, що розкладалися, або осідали на них, й що умови, які сприяли збереженню BST існували в обох часових періодах. Різноманітність викопних організмів й біополімерів, що збереглися таким чином, не виявляє філогенетичної спорідненості. З каолінітом пов'язані скам'янілості зі сланців Берджесс, що представляють стовбурові таксони з різних груп (Canadia – аннеліди, Marrella і Opabinia – еуартроподи [справжні членистоногі – прим. перекл.], Ottoia – приапуліди, Pikaia – хордові). Серед мікрофоссилій, що асоціюються з каолінітом, трапляються хлорофіт, інші невизначені еукаріоти та, імовірно, цианобактерії – організми, що складаються з різноманітних біополімерів. Однак скам'янілості метазоїв [багатоклітинні – прим. перекл.] із цих неопротерозойських відкладень не виявлені».

Їхній висновок: предки тварин «не еволюціонували до цього часу».

Спорідненість тварин

Ще одна невідповідність може бути встановлена на едіакарський період (600-574 млн років тому). Більшість едіакарських місцезнаходжень складені пісковиками, але володіють гарним тафономічним потенціалом, прикладом чого можуть слугувати детальні скам'янілості організмів Dickinsonia, Kimberella й листоподібних організмів. Тваринна спорідненість цих організмів викликає сумніви, але скам'янілості доводять, що мінералогія могла зберегти кембрійських предків, якби вони існували.

«Порівняння ролі глин в збереженні кембрійських й неопротерозойських м'якотілих скам’янілостей наочно показує значення тафономічних даних для обґрунтування відсутності тварин. Ми представили нове максимальне обмеження для тварин у ∼789 млн років (тонійський період), в той час як однозначні скам'янілості з біоти Едіакара встановлюють мінімальне обмеження в ∼574 млн років (едіакарський період)».

Це встановлює дві опорні точки на еволюційній шкалі, де мінералогія й палеонтологія сходяться у висновку: «Тварин тут немає, друже». Команда Андерсона хоче продовжити вивчення пластів між цими періодами, щоб побачити, чи зберігається тенденція «доказу відсутності». Якщо так, то це ще більше обмежить «м'який максимум віку тварин». В своїх заключних зауваженнях вони пишуть:

«Давність тварин залишається одним із найбільш фундаментальних й водночас важкорозв'язних питань біології. Хоча викопні та молекулярні годинники часто дають суперечливі оцінки походження тварин, більш чітке розуміння умов скам'яніння (див. розділ "Невирішені питання"), зокрема збереження BST, може стати ключем до узгодження цих несумісних даних. Інтеграція м'яких максимальних меж, обмежених тафономічними даними, в молекулярний годинник відкриває перспективи для створення більш надійної хронології ранньої еволюції тварин».

Грунтується на припущеннях

Делікатно сказано, але ось в чому заковика: щоб примирити протиріччя, доведеться віддати молекулярний годинник. Скам'янілості можна взяти в руки й сфотографувати. Молекулярний годинник грунтується на припущеннях про швидкість мутацій. Скам’янілості мають калібрувати молекулярний годинник, а не навпаки.

«Це дає перший "доказ відсутності" й підтверджує думку про те, що тварини не еволюціонували до початку неопротерозойської ери, всупереч деяким оцінкам молекулярного годинника».

Якщо предків тварин не було 800 млн років тому, а 574 млн років тому в найкращих тафономічних умовах їх ще не було, то якою є вірогідність того, що вони будуть знайдені в проміжку? За здоровим глуздом, шансів мало. В іншому разі еволюціоністам залишається тільки розповідати про привидів: тварини з'явилися, але не залишили слідів. Аналогічний аргумент можна навести й щодо часу між едіакаром і кембрієм, оскільки в цьому інтервалі викопні предки тварин також відсутні. Наука повинна займатися тим, що можна спостерігати, а не тим, що необхідно для того, щоб популярна теорія не була фальсифікована.

Розумний висновок з цієї роботи полягає в тому, що молекулярний годинник помилковий, і в докембрійських шарах не було предків тварин. Це усуває аргумент про «довгий запа́л» і надає більшого значення Кембрійському вибуху.