Чтобы есть кожей, животные стали фракталами

Не мышонок, не лягушка…

Примерно 610−543 миллиона лет назад в глубинах океанов нашей планеты господствовали удивительные мягкотелые существа — вендские организмы, или представители эдиакарской фауны. Ничего подобного природа не создавала ни до, ни после. Впервые отложение этого периода обнаружил австралийский исследователь Реджинальд Спригг в начале 30−х годов ХХ века в местечке Эдиакара в Южной Австралии. Отсюда и название этой фауны — эдиакарская. Правда, долгое время ученые не могли понять, что же перед ними – растения, животные или вообще новое неизвестное царство, настолько странно выглядели отпечатки.

Вендские организмы напоминают ветки папоротников, стопки конусов, вставленные острыми концами друг в друга, или более привычных нам крошечных моллюсков, губки,  медуз, многощетинковых червей, членистоногих. Но все-таки ученые относят их к царству животных, типу кишечнополостных. Правда, внешне они очень непохожи на все известные группы животных. Например, Tribrachidium — организм с непривычной для нас трехлучевой симметрией, напоминает и медузу, и иглокожее. Vendia – животное, похожее на членистоногое, но с конечностями, расположенными не друг напротив друга,  а в шахматном порядке. Другой представитель вендской фауны — Archaeaspis — напоминает трилобита, но без скелета. Вообще, эдиакарские животные не имели ни наружного, ни, тем более, внутреннего скелета (в то время организмы еще не умели строить минерализованные раковины и панцири). Правда, некоторые исследователи считают, что у них был достаточно плотный кожистый наружный покров.

Самой древней находкой эдиакарской фауны считается харния (Charnia). По своему облику она напоминает скорее растение, чем животное, и очень похожа на листья папоротника.

Загадочный способ питания

Начиная с того времени, когда палеонтологи обнаружили первых представителей эдиакарской фауны, ведутся споры о том, как же питались эти организмы. Выдвигалось множество самых разнообразных и даже фантастических гипотез. Одни ученые полагали, что эдиакары могли фотосинтезировать, другие считали, что они были сапрофитами, то есть питались мертвыми органическими остатками или же поедали уже готовое органическое вещество. Доктор Марк Лафламме (Marc Laflamme), Шухай Сяо (Shuhai Xiao) и Михаль Ковалевский (Michal Kovwalewski) из Политехнического института штата Виргиния (Virginia Polytychnic Institute and University) (Блэксбург, США) исследовали две группы эдиакаров: Rangeomorphs, к которым относится харния, и Erniettomorphs. На основе изучения морфологического строения и математических расчетов доктор Лафламме с коллегами опроверг предыдущие гипотезы и пришел к выводу – эдиакары были осмотрофами, то есть питались растворенными в воде органическими соединениями, поглощая их всей поверхностью своего тела. «Предыдущие гипотезы оказались несостоятельными. Ведь у эдиакаров не было ротового отверстия, и фотосинтезировать они не могли, поскольку обитали на большой  глубине, куда не доходили солнечные лучи, необходимые для фотосинтеза», — говорит доктор Лафламме.

Как съесть больше

Проблема, которая поставила ученых в тупик: как осмотрофный способ питания оказался достаточным для поддержания жизнедеятельности крупных организмов, размеры тела которых достигали нескольких сантиметров. Как объясняют авторы работы, осмотрофный способ питания характерен лишь для микроскопических организмов, в основном бактерий. Ведь чтобы обеспечить свой организм необходимой энергией, они должны минимизировать объем тела и максимально увеличить его площадь. Доктор Лафламме утверждает, что две группы эдиакаров смогли увеличить объем тела благодаря нескольким адаптациям.

«У группы Erniettomorphs достаточная площадь поверхности создавалась за счет особого строения. По мере роста небольшие модули, снабженные трубочками, по которым проникали питательные вещества, присоединялись друг к другу», — объясняют ученые. Такая адаптация работала за счет того, что внутренняя поверхность трубочек также впитывала питательные вещества наряду с внешней. Rangeomorphs — группа, в которую входит харния, выбрала другой способ адаптации. У этих организмов тело ветвилось. Причем ветвеление было в каком-то смысле фрактальным — то есть каждая «веточка» напоминала строение всего организма. Тем самым и создавалось необходимое соотношение площади тела к его объему.

«Это очень важно, что нам удалось выяснить особенности питания двух больших групп эдиакарских организмов. Ведь подобные исследования приближают нас к пониманию того, как происходил переход от одноклеточных к многоклеточным формам жизни», — считают авторы работы.

Более подробно об исследованиях американских ученых можно прочитать в Proceedings of Natural Academy of Sciences.