Ранние кембрийские окаменелости показывают, как небольшое панцирное животное эволюционировало, чтобы противостоять нападениям хищников. Находки подтверждают популярную гипотезу, до сих пор не имевшую четких доказательств, о том, что привело к наибольшему расширению биологического разнообразия в истории Земли. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Кембрийский взрыв привел к появлению ошеломляющего множества форм около 539 миллионов лет назад, некоторые из которых узнаваемы как предки современных ветвей древа жизни. Другие выглядят так, как продукт плохого кислотного трипа. Считается, что взрыв стал возможным из-за потока питательных веществ, поступивших в океан в конце Земли-Снежка, но даже если там было сырье, какой-то эволюционный импульс должен был вызвать все эти эксперименты.
«Взаимодействие хищников и жертв часто преподносится как основная движущая сила кембрийского взрыва, особенно в связи с быстрым ростом разнообразия и численности биоминерализующих организмов в это время. Тем не менее, существует мало эмпирических доказательств того, что добыча напрямую реагировала на хищников и наоборот», — сказал Рассел Бикнелл из Американского музея естественной истории.
Теперь Бикнелл и его коллеги, похоже, обнаружили доказательства в виде отверстий, пробитых в раковинах Lapworthella fasciculata, крошечного животного, отдаленно связанного с современными двустворчатыми моллюсками-брахиоподами.
Тысячи раковин L. fasciculata были найдены в ископаемом слое Южной Австралии. Более 200 из них имеют отверстия, пробитые, как полагают, хищником, который нашел путь через их раковину. Поскольку все эти раковины имеют размер менее нескольких миллиметров, а некоторые едва больше песчинок на пляже, еда, имеющаяся внутри, не могла быть большой, но что-то все равно жаждало ее.
Раковины охватывают неизвестный период времени, как полагают, откладывались медленно, но при этом покрывали 14 метров, что предполагает длительное окно кембрийской эволюции. Бикнелл и соавторы сообщают, что толщина стенки раковины за это время увеличилась, в то время как перфорированные раковины увеличиваются с 1 до 4 процентов от всех найденных. Они приходят к выводу, что по мере увеличения давления хищников L. fasciculata приобрела более жесткую защиту в иногда эффективной попытке защитить себя.
Эти более прочные стены могли бы удержать самую раннюю версию хищника, пробивавшего отверстия, которым, как подозревает команда, был моллюск или червь, что привело к более мощным ударам, способным пробить по крайней мере некоторые из укрепленных стен. Примечательно, что размер отверстий не меняется, что говорит о том, что их создатели стали более сильными, но не больше.
Сегодня бронетехника и беспилотники делают то же самое, но гораздо быстрее.
Гипотеза Красной Королевы утверждает, что формы жизни часто эволюционируют под воздействием изменений в окружающей среде. Однако, когда один вид меняется, другие тоже должны сохранять свое место. Она получила свое название от серии книг «Сквозь зеркало», где Красная Королева говорит, что необходимо бежать так быстро, как только можно, чтобы просто оставаться на том же месте.
Эволюционная гонка вооружений — это особая форма гонки Красной Королевы, где представители вида с некоторой защитой от хищников выживают, а другие — нет. Это приводит к тому, что более сильные версии защиты становятся более распространенными, поэтому хищникам приходится искать способы обойти их или голодать. Добыча, в свою очередь, приспосабливается к новому оружию, которое разрабатывают хищники.
Для подтверждения гонки вооружений необходимо иметь множество ископаемых остатков хотя бы одной из сторон гонки за длительный период времени, и L. fasciculata оказался как раз тем, что нужно.
L. fasciculata была далеко не единственным животным в раннем кембрии, которое узнало, что раковины обеспечивают определенный уровень безопасности. Авторы полагают, что животные, которые развили повышенную способность пробивать отверстия, применили бы ее и к другим видам, что привело бы к более широкому утолщению. Также возможно, что некоторые существа с раковинами развили иные подходы к таким атакам, что потенциально способствовало расширению форм животных.
«Эти критически важные эволюционные данные впервые демонстрируют, что хищничество играло ключевую роль в распространении ранних животных экосистем, и показывают быструю скорость, с которой такие фенотипические модификации возникали во время кембрийского взрыва», — сказал Бикнелл.
