Продырявленные створки раннекембрийских томмотиид указали на древнейшую гонку вооружений между хищником и жертвой

Палеонтологи обнаружили свидетельства древнейшей эволюционной гонки вооружений между хищниками и жертвами. Они выяснили, что створки томмотиид Lapworthella fasciculata из ранннекембрийских отложений Австралии со временем становились все толще. При этом доля створок с отверстиями, оставленными хищниками, росла. Таким образом, томмотииды обзаводились все более прочными наружными скелетами, а их враги учились преодолевать эту защиту. Как отмечается в статье для журнала Current Biology, вероятно, в раннем кембрии многие группы живых организмов были вовлечены в похожие гонки вооружений, что привело к быстрому распространению минерализованных наружных скелетов и всплеску биологического разнообразия.

Кембрийским взрывом называют быстрое увеличение численности и разнообразия ископаемых живых организмов в начале кембрийского периода (около 540 миллионов лет назад). Некоторые палеонтологи объясняли этот феномен одновременным появлением всех современных типов животных в течение короткого отрезка времени. Однако сегодня считается, что большинство ныне живущих типов возникли намного раньше, в докембрии. А в начале кембрия представители многих из них почти синхронно обзавелись минерализованными наружными скелетами, благодаря чему их остатки стали намного лучше сохраняться в палеонтологической летописи.

Согласно одной из гипотез, эта так называемая «скелетная революция» была спровоцирована эволюционной гонкой вооружений между хищниками и их жертвами. Первые обзаводились все более совершенными орудиями для охоты (например, челюстями), а вторые вырабатывали защитные механизмы. Впрочем, хотя из отложений раннего кембрия известны свидетельства хищничества, остается неясным, действительно ли живые организмы тех времен были вовлечены в гонку вооружений.

Разобраться в этом вопросе решила команда палеонтологов под руководством Рассела Бикнелла (Russell D.C. Bicknell) из Университета Новой Англии. Исследователи сосредоточили внимание на ископаемом организме под названием Lapworthella fasciculata. Он относился к томмотиидам (Tommotiida) — группе морских животных, которая появилась в начале кембрия и исчезла уже в его середине. Согласно современными представлениям, эти существа были древнейшими представителями клады лофофорат (Lophophorata), в которую входят ныне живущие типы брахиопод (Brachiopoda), мшанок (Bryozoa) и форонид (Phoronida). Томмотииды, за редким исключением, вели прикрепленный образ жизни и обладали органо-фосфатными скелетными покровами, которые состояли из множества створок — склеритов.

Бикнелл и его соавторы изучили значительное количество склеритов L. fasciculata с раннекембрийской формации Мернмерна в Южной Австралии (ее возраст составляет около 517 миллионов лет). Более чем на 200 из них были обнаружены круглые или почти круглые отверстия, оставленные хищниками, которые научились преодолевать защиту томмоитиид, например, моллюсками или червями. Исследователи предположили, что если между L. fasciculata и их врагами действительно шла гонка вооружений, то со временем склериты должны были становиться все толще, а доля склеритов с отверстиями в них — расти.

Анализ подтвердил эту догадку. Оказалось, что в самых нижних и, соответственно, самых древних слоях отложений формации Мернмерна толщина склеритов L. fasciculata составляет 2,67-3,46 микрометра. Затем она увеличивается до 3,46-4,18 микрометра в более верхних и молодых слоях, после чего немного уменьшается до 3,26-4,01 микрометра. Доля склеритов с отверстиями со временем увеличивается с 1,1 процента до 3,9 процента и затем уменьшается до 2,3 процента. При этом моделирование показало, что между толщиной склеритов и долей склеритов с отверстиями существует положительная корреляция.

По словам Бикнелла и его соавторов, полученные результаты свидетельствуют, что между L. fasciculata и хищниками, которые сверлили их створки, действительно шла микроэволюционная гонка вооружений — самая древняя из известных ученым. Наружные скелеты томмотиид со временем становились все более толстыми. В ответ на это хищники, судя по росту доли створок L. fasciculata с отверстиями, учились все более эффективно преодолевать эту защиту, Тем самым они подталкивали жертв еще сильнее увеличивать прочность скелета. Поскольку хищники могли использовать и альтернативные источники пищи, то на них отбор воздействовал не так сильно, как на их добычу. Следует отметить, что размеры отверстий в створках L. fasciculata с течением времени практически не менялись. Таким образом, хищники, нападавшие на томмотиид, не становились крупнее, а лишь оттачивали методы охоты.

Судя по всему, в раннем кембрии многие группы животных участвовали в похожих эволюционных гонках вооружений. Это могло стать одним из основных факторов, приведших к широкому распространению минерализованных наружных скелетов и быстрому всплеску биологического разнообразия. Не исключено, впрочем, что первые гонки вооружений между хищниками и жертвами начались еще в докембрии — однако прямых доказательств этому пока нет.

Подробнее о томмотиидах и других древних лофофоратах можно прочитать в опубликованном фрагменте книги Андрея Журавлева «Похождения видов».