Древнейший "двигатель" эволюции обнаружен подо льдами Антарктиды

Ранее исследователи определили, что гигантские горные хребты образовались вместе с суперконтинентом Гондвана примерно от 650 до 450 миллионов лет назад. Новая работа ученых выявила интересный факт: именно эти горы помогли создать специфические условия окружающей среды, которые дали возможность для процветания многоклеточных животных.

Эта гипотеза родилась благодаря исследованию самой маленькой из геологических "капсул времени" - кристаллов циркона. Они необычайно прочны, и их возраст может показать, когда и в каких именно породах они образовались.

Авторы исследования, опубликованного в научном издании Earth and Planetary Science Letters, отметили, что, так как более 99,5 % Антарктиды покрыто льдом, напрямую изучить ее геологию затруднительно. Двое ученых из Австралийского национального университета нашли другой способ. Они изучили цирконы, которые были перенесены в океанические отложения с континента, и сравнили данные 1712 недавно проанализированных кристаллов с тысячами ранее изученных антарктических цирконов.

Выяснилось, что самые древние цирконы из Антарктиды образовались между 650 и 450 миллионами лет назад - в период, когда шло объединение Гондваны. Часть кристаллов имела химические сигнатуры, связанные с очень высокими горами, - это места, где скалы подвергались огромному давлению. Такие данные подтвердили идею о том, что некоторые из горных поясов Антарктиды имели "гималайский" масштаб.

Когда горные хребты поднимались, они одновременно подвергались воздействию эрозии. Это должно было способствовать переносу огромного количества отложений в окружающие океанические воды. И этот геологический процесс тесно связан с биологией.

Как пояснили ученые, разрушение гор высвобождает не только горные породы, но и питательные вещества, включая фосфор и железо. Попав в океаническую среду, они могут стимулировать развитие простейших водорослей и цианобактерий - организмов, которые находятся на самом дне морской пищевой сети. Они производят кислород благодаря процессу фотосинтеза.

Для того чтобы в атмосфере значительно увеличилось количество кислорода, необходимо, чтобы произошло захоронение большого количества органического углерода и других веществ, которые впоследствии должны были вступить в реакцию. И горы Гондваны, возможно, создали для этого условия. Во время их формирования и разрушения огромное количество богатого органическим углеродом и пиритом сланца было быстро и глубоко захоронено.

Таким образом, такая "поставка" питательных веществ помогла увеличить первичное производство кислорода, а быстрое захоронение органического углерода и пирита предотвратило повторное потребление его части. Такая сбалансированная система обеспечила нужные для развития жизни ингредиенты: кислород, органику и химические строительные блоки, необходимые для роста биоминерализованных скелетов у животных.

Это не означает, что антарктические горы каким‑то образом вызвали кембрийский взрыв (период в начале палеозоя, когда возникла почти вся животная жизнь). Ученые предполагают, что происходящие в то время процессы создали благоприятные условия для бурной диверсификации жизни.

Исследователи признают, что в их гипотезе есть "белые пятна". Это касается, например, периода и масштаба повышения содержания кислорода в атмосфере. Также есть доказанные свидетельства изменений, которые произошли в химическом составе кислорода порядка 800 миллионов лет назад, - и они пока не вписываются в предложенную модель. В любом случае описанная учеными схема вполне правдоподобна: не исключено, что новые исследования помогут ее подтвердить.