Мировые оледенения стали катализатором эволюции жизни на Земле.

К эукариотам, обладающим ядром в клетках, относятся грибы, растения и животные, а также организмы, именуемые «протисты». Несмотря на их разнообразие, предполагается, что все они имеют общее происхождение: согласно наиболее признанным теориям, эукариоты появились 1,6-2,1 миллиарда лет назад.

Чтобы исследовать, как изменения климата, колебания уровня кислорода в океанах и другие геохимические процессы повлияли на эволюцию этих организмов, международная группа ученых из Китайской академии наук, Технологического института Виргинии (США), Нанкинского университета (Китай) и Российской академии наук собрала и проанализировала данные о существовании древних морских эукариот с начала протерозоя (около 2,5 миллиарда лет назад) до начала кембрийского периода (примерно 539 миллионов лет назад) в геологических слоях по всему миру.

Исследователи под руководством Цин Тана (Qing Tang) и Шухая Сяо (Shuhai Xiao) проанализировали интервалы появления и исчезновения видов, используя радиометрическое датирование пород и программу Constrained Optimization (CONOP). Этот метод позволил создать детальный и точный график изменений численности видов эукариот с течением времени.

Результаты их работы, опубликованные в журнале Science, продемонстрировали, что в период с 1,8 до 0,8 миллиарда лет назад численность и разнообразие эукариотических форм жизни оставались относительно стабильными, но на невысоком уровне. Это указывает на медленный процесс эволюции, который позволял видам существовать без значительных изменений на протяжении миллионов лет.

Ситуация изменилась после двух глобальных криогенных ледниковых периодов (примерно от 720 до 635 миллионов лет назад): когда все земли были покрыты льдом, эволюция древних эукариот заметно ускорилась. Кроме того, наблюдались как массовые вымирания, так и всплески видообразования (в промежутках между оледенениями).

Авторы исследования пришли к выводу, что виды начали «сменять» друг друга чаще и активнее примерно 635-539 миллионов лет назад, что стало основой для последующего кембрийского взрыва — массового появления новых форм жизни.

Созданная «карта жизни» показала, что после долгого периода «застоя» резкие климатические изменения, в частности сильные оледенения, способствовали ускорению эволюционных процессов и появлению новых групп организмов. Таким образом, хотя древние виды могли эволюционировать медленно и существовать долго, после глобальных оледенений темпы эволюции значительно возросли.

Выявленные закономерности в чередовании подъемов и спадов в истории древней жизни на Земле вызывают множество вопросов для будущих исследований: ученым предстоит объяснить длительную «стабильность» до оледенений, влияние климатических катаклизмов, колебания уровня кислорода в океанах, а также выяснить, могла ли межвидовая конкуренция инициировать эволюционную «гонку вооружений».

Результаты исследования также помогут предсказать, как современные экосистемы могут реагировать на глобальные климатические изменения, а также лучше понять причины и механизмы массовых вымираний и крупных «скачков» в эволюции.

«Наши результаты представляют собой наиболее полное и детализированное изображение разнообразия протерозойских эукариот. Мы надеемся, что это исследование станет основой для будущих работ», — подытожили авторы научной работы.