O que era a vida na Terra há milhões de anos?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Um aumento acentuado no número de espécies biológicas, chamado de "explosão cambriana", abriu o Fanerozóico - a era da "vida explícita". No entanto, a vida "secreta" da época anterior também era muito diversa, dando origem a, entre outras coisas, formas gigantescas. A descoberta dos segredos desta fauna incrivelmente antiga foi possível graças às descobertas feitas na Rússia.

Os primeiros vestígios de criaturas multicelulares macroscópicas de corpo mole, que poderiam ser cuidadosamente atribuídos ao Pré-cambriano, foram encontrados na década de 1860 na região de Newfoundland. No século 20, descobertas significativas foram feitas na Namíbia e na Austrália. No território do nosso país, fósseis separados foram encontrados no núcleo extraído de poços (Ucrânia, Crimeia, Ural).

Eram pequenas estampas que se assemelhavam a discos ou bolos, que nem mesmo eram imediatamente reconhecidas como impressões de seres vivos: alguns acreditavam que se tratava de vestígios de processos geológicos. O problema é que inicialmente não foi possível determinar com segurança a idade da rocha, e alguns pesquisadores atribuíram as descobertas ao Cambriano, Silluriano ou Ordoviciano.

A certeza apareceu apenas em 1957, quando as pegadas de uma criatura chamada charnia, encontradas na Grã-Bretanha, eram inequivocamente datadas da era pré-cambriana.

É interessante não apenas o fato da descoberta dos restos mortais de um grande grupo de animais pré-cambrianos, mas também o fato de sua aparência e estrutura terem se revelado extremamente incomuns, como se estivessem falando sobre vida alienígena. Mas essa vida, chamada de Vendian, ou Ediacaran, biota, tornou-se a primeira aparição em massa de organismos multicelulares no registro fóssil, habitando o oceano há mais de 600 milhões de anos.

A história da localização mais extensa e única de pegadas da fauna vendiana começou em 1972, quando o estudante-estagiário AV Stepanov encontrou várias pegadas de organismos na Península de Onega, na foz do rio Syuzma (região de Arkhangelsk) e entregou o achado a o Instituto Geológico da ANSSSR.

Um funcionário do instituto, Professor B. M. Keller, examinou as pegadas e notou sua semelhança com as pegadas da fauna pré-cambriana da Namíbia. Logo uma expedição foi enviada às margens do Mar Branco, perto dos arbustos de Syuzma. Não foi possível encontrar nada no local dos achados do aluno, porém, cerca de cinco quilômetros rio acima, a expedição encontrou um afloramento em uma margem íngreme.

Novas impressões foram encontradas em blocos de arenito protuberantes. No ano seguinte, na íngreme "parede" de 15 metros dos descobridores, uma nova expedição foi substituída, que incluía N. M. Chumakov e o autor dessas linhas.

Mentindo e rastejando

Tudo o que sabemos sobre a fauna vendiana chegou até nós na forma de delgados relevos na superfície do arenito. Existem representações negativas e positivas desses seres.

Wend era o reino da simetria de três feixes. Tribrachidium é um exemplo clássico de tal criatura (foto abaixo). Na ausência de inimigos naturais (os representantes da fauna vendiana não comiam uns aos outros), o tribrachidium jazia pacificamente no fundo e, para não faltar às micropartículas nutritivas trazidas pela corrente de diferentes lados, adquiria três bocas. Então, através dos três ramos do intestino, o alimento entrou no corpo.

Outro tipo de animal em Vendian consistia em organismos com uma estrutura bilateral; no entanto, ao contrário de animais posteriores, como os trilobitas, as partes direita e esquerda dos corpos das criaturas de Vendian não tinham simetria perfeita.

Eles foram caracterizados pela chamada simetria de reflexão rasante, quando "raios" opostos são colocados opostos um ao outro em um padrão de "tabuleiro de xadrez". A foto inferior mostra uma impressão do animal Dickinsonia. Em alguns organismos desse tipo, por exemplo, em Andiva, a cefalização é claramente visível - isolamento da região da cabeça, provavelmente com células sensíveis.

Protegido por gelo e giz

O penhasco na margem do rio tornou-se para nós uma janela para um passado inimaginavelmente distante. Estive lá por vários anos consecutivos e todos os anos dava-nos novas descobertas. Na primavera, o derretimento do gelo arrancou da costa novas placas de areia com marcas da era vendiana. Tudo isso foi a primeira vez na Rússia - em tal quantidade, em tal complexidade e em tal variedade.

Parecia que, após um incrível sucesso científico, era difícil esperar algo mais. Mesmo assim, decidimos dar uma olhada: o Mar Branco é grande - de repente, haverá novos locais promissores em suas costas. A escolha recaiu sobre as Winter Mountains, localizadas a cerca de 200 km da rota marítima de Syuzma. Aqui, os afloramentos não eram um pedaço da margem de um rio com 10-15 m de altura, mas depósitos de camadas de argila e arenito com uma espessura aparente de cerca de 120 m que se projetavam na superfície. Eles penetraram nas profundezas da terra por mais 700 m.

A era em que vivemos é caracterizada por um nível anormalmente baixo do oceano: uma grande quantidade de água é delimitada por calotas polares. Em tempos mais quentes e longos, havia tanta água que não havia terra entre os atuais mares Preto e Branco.

Saudações dos antepassados

Uma das hipóteses mais promissoras diz respeito a um animal Vendian chamado Ausia fenestrata - apenas 2 impressões vieram dele das costas do Mar Branco (mais duas impressões semelhantes foram encontradas na Namíbia).

Fenestrata significa "fenestrado" e, de fato, de acordo com as pegadas, a aparência desse animal foi originalmente restaurada como uma espécie de bolsa, cuja superfície é pontilhada de grandes orifícios. Parecia uma esponja, mas o tamanho dos orifícios não era muito consistente com essa hipótese. Mais tarde, outro pensamento veio: e se a impressão não retivesse a aparência completa do animal, mas apenas uma parte dele? O saco com "janelas" se assemelhava de forma impressionante à cesta de guelras de cordados como ascídias, pertencendo ao tipo tunicata (tunicados).

Nos Tunicats, o cesto fica dentro, coberto por uma concha semelhante a uma túnica, composta por uma substância semelhante à celulose. As ascídias são aparentadas com lancelet - animais cordados primitivos encontrados na base da árvore de todos os vertebrados, incluindo, é claro, os humanos.

Assim, se a hipótese do parentesco de Ausia fenestrata com os tunicados estiver correta, isso significa que em sedimentos com 550 Ma tateamos um ramo evolutivo que vai desde a fauna vendiana até os humanos.

E 25.000 anos atrás a planície russa estava coberta de gelo até a latitude de Kiev - era uma massa enorme que estava constantemente congelando de cima. E a crosta terrestre começou a se dobrar com o peso do gelo. Quando o gelo foi embora, o processo oposto começou: como se "pulando", a crosta começou a se projetar para cima, erguendo o fundo dos antigos oceanos até o céu.

As montanhas de inverno, às quais chegamos, continuam crescendo, levantando camadas cada vez mais altas de argila e areia que antes se acumulavam no fundo. E aqui está o que é interessante: em alguns lugares, camadas de quase quilômetros desses depósitos são perfuradas por tubos de kimberlito - aberturas pelas quais o magma escapou para a superfície.

Essas aberturas são preenchidas com matéria antiga parcialmente remodelada e parcialmente alterada. E nele, por incrível que pareça, há blocos de calcário, que não está no distrito. E nos blocos - fósseis com a fauna Cambriana e Ordoviciana. De onde vem tudo isso?

A resposta acabou sendo simples: nos estratos argilo-areia, ao longo de milhões de anos, outros sedimentos dos oceanos posteriores se acumularam, mas todos esses sedimentos foram posteriormente comidos, preservando fragmentos individuais do fundo calcário em tubos de kimberlito. Pedaços de calcário caíram lá depois de serem lançados por uma explosão vulcânica. Tendo destruído os sedimentos de fundo dos mares Cambriano e Ordoviciano, a natureza revelou para nós os sedimentos do oceano Pré-cambriano.

Além disso, pelo fato de esses depósitos estarem cobertos por outras rochas há milhões de anos, os antigos estratos em que se alternam argila e arenito são muito frescos: as argilas não perderam sua elasticidade, não há vestígios de fortes deformações e, portanto, as montanhas de inverno acabaram sendo um local único, com impressões finas e nítidas da fauna vendiana.

Ascídia e sua "cesta"

Sucata como ferramenta de conhecimento

Quando começamos a pesquisar a biota Vendian (aliás, o termo “Vendian” foi proposto em 1952 pelo acadêmico BS Sokolov), tínhamos apenas algumas amostras de impressões desses animais misteriosos. Hoje, graças às expedições às montanhas de inverno, que não pararam nem mesmo na década de 1990, uma coleção de cerca de 10.000 amostras foi coletada na Rússia, e a prioridade em descrevê-las pertence aos paleontólogos russos.

Esta é uma coleção de importância mundial, que inclui, em particular, espécimes desses animais, cujas impressões também foram encontradas na Terra Nova, nos Urais, na Austrália e na Namíbia.

Como funciona a pesquisa de impressão digital? No alto do penhasco, uma laje de arenito se destaca. Não está claro se há algo nele ou não. Para descobrir, é necessário remover várias toneladas de sedimentos com pés de cabra e pás e liberar parte da superfície da laje. Em seguida, a laje é aberta e, peça por peça, baixada.

Pesados blocos de arenito devem ser arrastados nas costas. Abaixo, na margem, fragmentos da laje são numerados e agrupados. Então eles viram. As impressões, se houver, estão no lado da placa que estava voltado para baixo. Mas eles ainda não podem ser vistos, pois o arenito é coberto com argila.

Agora você precisa lavar a argila com um pincel e água com muito cuidado e encontrar as estampas desejadas. Os achados devem ser fotografados sob os raios do sol poente, para que o relevo apareça melhor com pouca luz. Já a partir desse conto, fica claro que a extração de amostras é um trabalho fisicamente árduo. Mas as duras condições das expedições compensam a excitação insana dos descobridores que tiveram a chance de olhar para a página misteriosa da história da vida na Terra.

Em um mundo de não-obviedade

Os paleontólogos que trabalham com a fauna fanerozóica geralmente lidam com fósseis reais - conchas, conchas, dentes, ossos, ovos fossilizados. A fauna vendiana nasceu antes da era de biomineralização ativa inerente ao Cambriano.

A maioria dessas estranhas criaturas não tinha esqueletos, nem cascas duras, nem cascas duras. Seus corpos eram macios, muitas vezes parecidos com água-viva, e poucas espécies ostentavam um escudo dorsal fino como papel ou uma bainha quitinosa tubular.

Portanto, tudo o que os especialistas em fauna vendiana tratam são os relevos na areia cimentada, que outrora envolvia o corpo gelatinoso, que desapareceu quase sem deixar vestígios. Daí a incrível dificuldade de interpretação dessas faixas. Aqui estão alguns exemplos.

Um dos tipos de impressão característicos são os chamados discos de dentes radiais. Inicialmente, foram interpretados como vestígios de organismos semelhantes a águas-vivas, que receberam os nomes correspondentes como "ciclomedusa". Supunha-se que essas águas-vivas não nadavam livremente, mas permaneciam sentadas no fundo (como algumas espécies modernas).

Esta interpretação prevaleceu até que perto dos discos começaram a encontrar impressões de algumas criaturas semelhantes a uma pena, após o que se desenhou um quadro completamente diferente: "ciclomedusa" são apenas vestígios dos chamados discos de fixação. O organismo desenvolveu-se da seguinte forma: a larva afundou-se, cresceu a sua base, que foi aos poucos recoberta de areia.

E já da base crescia um caule com ramos laterais, com a ajuda do qual o animal se alimentava. Quando a criatura morria, a impressão do disco permanecia com mais freqüência do que a impressão do caule, embora esta pudesse atingir tamanhos ciclópicos para a fauna primitiva - até 3 m de altura com um diâmetro de disco de cerca de 1 m.

Outro exemplo de livro didático é Dickinsonia. As pegadas deixadas por esta criatura lembram folhas de plantas com veias. Então talvez esta seja a planta? Ou um cogumelo? Ou outra coisa? Se for um animal, onde está a abertura da boca e onde está o anal? O autor dessas falas defendeu a hipótese de que se tratava de um representante da fauna, mas por cerca de duas décadas tive que resistir a mal-entendidos por parte de muitos colegas.

Um dos meus principais argumentos resumia-se ao fato de que a marca, que tendemos a considerar como o traço de todo o animal, é na verdade formada apenas por uma casca fina semelhante a um papel através da qual os elementos da estrutura interna "brilham. " Ao mesmo tempo, existem várias estampas, que mostram claramente que algo como um halo, semelhante a uma impressão de tecido mole, se estende além da zona nervurada.

No entanto, foi possível finalmente provar que a Dickinsonia pertence a animais apenas quando os vestígios de rastejamento dessas criaturas foram encontrados e estudados. Os traços da barriga em movimento são mais borrados. Se no final do caminho a Dickinsonia morreu, o traço da concha é completamente diferente - claro. Portanto, este é um animal: movia-se de forma independente, aparentemente absorvendo o alimento do fundo em forma de bactéria pela superfície do abdômen.

Estranhezas do Fractal e da Simetria

Um dos primeiros espécimes da fauna vendiana descritos por cientistas domésticos foi a Vendia. A impressão foi encontrada em um núcleo de um poço na região de Arkhangelsk. O animal tinha uma estrutura corporal bilateral, bilateral, com segmentação óbvia, o que tornava possível até chamar essa criatura de "trilobita pelada" (os verdadeiros trilobitas surgiram, como se sabe, no Cambriano).

Mas mesmo assim, B. M. Keller notou que as partes esquerda e direita dos segmentos não são opostas uma à outra, mas, por assim dizer, em um padrão xadrez. Esse fenômeno, que chamei de "simetria de reflexão pastosa", acabou sendo muito comum entre os animais vendianos, o que é outro mistério, já que nada disso é observado no cambriano.

Aparentemente, essa estranha simetria de criaturas bilaterais está associada a algumas peculiaridades do crescimento e desenvolvimento do organismo - talvez tenha havido um chamado crescimento em espiral, característico, por exemplo, de plantas e consistindo na divisão alternada de um ou outro grupo de células.

Em rankomorphs - organismos semelhantes a penas do tipo cyclomedusa (eles foram discutidos acima) - não apenas a simetria do reflexo de relance é observada, mas também a fractalidade da estrutura. Os tubos se estendem da haste principal, que então se ramificam da mesma maneira, e novos ramos se ramificam novamente.

Charnia é uma das formas mais conhecidas da fauna vendiana. Pertence aos chamados organismos semelhantes a penas e é, muito provavelmente, um animal que tinha um estilo de vida apegado. Charnia, assim como algumas outras formas semelhantes, lembrava em sua aparência arbustos de samambaia crescendo no fundo do mar.

A ramificação das embarcações que se estendem desde o tronco principal tinha uma estrutura fractal, que é um dos traços característicos da fauna vendiana. Também havia criaturas tubulares no Vendian, similarmente "agarradas" ao fundo.

Além de criaturas bilaterais com simetria de reflexão deslizante, organismos interessantes com simetria de três feixes são notados no Vendian, o que também é atípico nas eras subsequentes. Isso inclui, por exemplo, o tribrachidium, cuja impressão se assemelha a uma suástica de três raios inscrita em um círculo (provavelmente, são traços dos canais do sistema digestivo que levam às três aberturas da boca).

Isso também inclui os ventogírus - criaturas ovóides com um sistema complexo de cavidades internas baseadas em três câmaras.

Frio para os gigantes

Quanto mais dados sobre a diversidade da fauna de Vendian o registro fóssil nos traz, mais aguda é a questão do lugar da biota de Vendian na árvore evolucionária. Quem foram os ancestrais desta incrível vida aquática, e você pode encontrar seus descendentes entre os animais de eras subsequentes?

Obviamente, os organismos vendianos não foram os primeiros animais multicelulares. No National Glacial Park em Montana (EUA) e na Austrália, foram encontradas cadeias de impressões de criaturas multicelulares que viveram entre 1600-1200 milhões de anos atrás. Acredita-se que as marcas, que parecem um colar de pequenas contas, sejam de um animal marinho colonial do tipo pólipo hidróide.

Esta vida é um bilhão de anos mais velha que a Vendiana, mas … nenhum outro traço pré-Vendiano de organismos multicelulares, especialmente quaisquer formas ancestrais, foi encontrado. Isso nos faz pensar que, talvez, o surgimento da multicelularidade nos animais não foi um salto evolutivo único, mas algum tipo de estratégia. Por exemplo, ainda hoje existem alguns protozoários flagelados, que vivem como organismos unicelulares separados ou se reúnem em colônias que atuam como um único organismo. Se a esponja for esfregada em células individuais em uma peneira, as células podem se unir novamente.

Até foram realizados experimentos durante os quais, quando os parâmetros do ambiente (temperatura, salinidade) mudavam, as células do embrião de um organismo multicelular se desintegravam, tornando-se unicelulares. Portanto, é possível que não haja uma linhagem contínua de organismos multicelulares de "contas" de Montana à fauna de Vendian, mas gerações de formas unicelulares podem estar entre eles.

O gigantismo vendiano provavelmente encontra sua explicação nas condições naturais especiais daquele ambiente e daquela época. O fato é que as localidades mais ricas dessa fauna encontram-se onde os carbonatos não se acumularam no fundo. E essa é uma propriedade das bacias de água fria - é nelas que os principais sedimentos são os lodos, a argila e a areia.

A água fria contém mais oxigênio, ela se mistura constantemente, trazendo os nutrientes orgânicos do fundo. Os animais vendianos não se comiam - absorviam micropartículas da água ou do fundo, o que lhes proporcionava uma vida longa e a capacidade de se desenvolverem em grandes formas.

Porém, muito provavelmente, foi o aquecimento do planeta e a redução do número de mares frios que causaram a extinção da fauna vendiana. No Cambriano, vemos uma vida completamente diferente - em particular, adaptada para viver na água com um teor de oxigênio mais baixo. Mas o processo de biomineralização começou ativamente, e os animais começaram a adquirir fortes esqueletos, conchas e conchas.

A questão de saber se existem descendentes da fauna vendiana entre os animais cambrianos hoje deve ser respondida positivamente, embora continue sendo assunto de acaloradas discussões científicas. Em particular, encontramos esses descendentes entre moluscos, artrópodes, celenterados. Existem muitas classes extintas de animais que viveram no Cambriano, mas têm raízes no Vendian.