Кубанский государственный технологический университет

Тайна эмбрионов Доушаньтуо раскрыта

30-05-2012
Это оболочки акритархов Tianzhushania, которых раньше относили к водорослям, но теперь доказано, что это оболочки яиц многоклеточных животных. Фото с сайта www.geol.vt.edu/paleo/Xiao

Группа палеонтологов из Китая и США обнаружила новые окаменелости в формации Доушаньтуо. Это известные ранее эмбрионоподобные образования, но теперь они оказались заключенными внутрь сложной орнаментированной многоклеточной оболочки.

В современном животном мире известны такие комплексы — это покоящиеся яйца многоклеточных беспозвоночных. У покоящихся цист водорослей поверхность оболочек всегда гладкая, без шипов и орнамента, а у гигантских бактерий оболочки к тому же и неклеточные. Эти находки не только надежно прикрепили эмбрионов из Доушаньтуо к животному многоклеточному миру, но и существенно состарили этот мир. Ведь подобные оболочки, правда пустые, встречаются в отложениях возрастом до 632 млн лет.

«Элементы» постоянно информируют читателей об одной из самых напряженных научных дискуссий современной палеонтологии — об ископаемых эмбрионах формации Доушаньтуо в южном Китае (см.: Древнейшие эмбрионы: чьи же они?, Эксперименты 600-миллионолетней давности, Древнейшие докембрийские эмбрионы оказались бактериями). Эти загадочные ископаемые представляют собой шарообразные образования из разного числа клеток (обычно это степени двойки: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, редко больше), без полости внутри, часто с остатками тонкой неклеточной пленки, окружающей многоклеточные шарики. Что это — растительные клетки или животные? Если животные, то к какому типу они принадлежали? Почему палеонтологи находят только такие эмбрионы, у которых не больше сотни клеток, а чаще в пределах двух десятков? И вообще, эмбрионы ли это: может быть, это гигантские прокариоты, подобные современным серным бактериям Thiomargarita?

На все эти вопросы наука мучительно ищет ответы, потому что если шарики действительно являются эмбрионами, то получается, что это самые ранние остатки настоящих многоклеточных животных на Земле.1 Гипотезы, эксперименты на современных эмбрионах, данные сравнительной эмбриологии беспозвоночных — всё испробовано для решения этой эмбриональной головоломки, но на все гипотезы неизбежно находились скептические контраргументы.

И вот наконец новые находки в Доушаньтуо, похоже, положили конец спорам о природе таинственных шариков. На этот раз посчастливилось китайским палеонтологам из Нанкинского института геологии и палеонтологии, работавшим в компании с Эндрю Ноллем (Andrew Knoll) из Гарвардского университета (Массачусетс, США). В средней части разреза Сяофэнхэ (Xiaofenghe) они нашли множество старых знакомцев: двух-, четырех-, ..., 32-клеточных эмбрионов, но заключенных внутрь сложно устроенной оболочки. На фотографиях отчетливо видна и сложная оболочка, и окруженные этой оболочкой эмбрионы.

Сама оболочка состоит из толстостенных клеток и сверху орнаментирована многочисленными шипами. Подобные шипастые оболочки характерны для яиц многих современных беспозвоночных. И это особая эмбриональное стадия — стадия покоящихся яиц, которые животные используют при наступлении неблагоприятных условий. Так что эмбрионы Доушаньтуо теперь практически безоговорочно следует признать покоящимися яйцами многоклеточных беспозвоночных.

Так выглядят ископаемые эмбрионы внутри сложных оболочек: c — одноклеточные эмбрионы, d и e — двухклеточные, f — восьмиклеточные, g и h — 16-клеточные. Фото из обсуждаемой статьи в Nature

Вторая часть данного открытия не менее замечательна. Сами эти оболочки с шипиками, складками и бугорками на поверхности раньше находили во множестве в позднепротерозойских породах и относили к группе акритархов (Acritarchs) рода Tianzhushania (акритархи — собирательная группа проблематичных ископаемых, большинство из которых, как считалось, представляют собой оболочки цист одноклеточных и многоклеточных водорослей). Теперь же очевидно, что многоклеточные полые пузырьки такой формы и поверхностного рельефа — это не что иное, как оболочки яиц многоклеточных животных. Мало того, если сами эмбрионы находят в породах возрастом около 580–550 млн лет, то их оболочки под видом «акритархов» известны из самых нижних слоев формации Доушаньтуо, возраст которых — 632 млн лет. Это значит, что многоклеточные животные «постарели» на несколько десятков миллионов лет. И появились они в древних морях Китайской платформы всего через 3 млн лет после окончания великого позднепротерозойского оледенения (см. Snowball Earth).

Источник: Leiming Yin, Maoyan Zhu, Andrew H. Knoll, Xunlai Yuan, Junming Zhang, Jie Hu. Doushantuo embryos preserved inside diapause egg cysts // Nature. 2007. V. 446. P. 6611–6663.

Елена Наймарк

1 Правда, если не считать нескольких интересных находок последних лет, которые рядом специалистов трактуются как древнейшие многоклеточные животные, еще более древние, чем эмбрионы Доушаньтуо: см. свежий обзор М. А. Федонкина. — Е. Наймарк ‹‹