• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.07.2023
Сергей Васильев
2
4 864

Биологи пересмотрели роль кислорода в возникновении сложных организмов

5.5

Представители эдиакарской биоты были едва ли не первыми сложноустроенными многоклеточными существами на Земле. Считается, что их появление стало возможным благодаря накоплению в воде кислорода. Но новое исследование показало, что в то время кислород оставался в дефиците. Именно это могло создать комфортные условия для созревания стволовых клеток и развития сложного тела со специализированными тканями.

Эдиакарская биота на дне океана: реконструкция
Эдиакарская биота на дне океана: реконструкция / ©Ryan Somma, Wikimedia Commons / Автор: Ольга Кузьмина

Сложные многоклеточные существа начали массово развиваться около 575 миллионов лет назад, во время Авалонского взрыва. Обычно это связывают с накоплением в океане свободного кислорода. Однако новая работа ученых из Копенгагенского университета поставила под сомнение такие представления. Их результаты показали, что тогда кислород в воде был по-прежнему в дефиците и, возможно, именно это стимулировало возникновение сложных организмов. Статья Чедлина Острандера (Chadlin Ostrander) и его коллег опубликована в журнале Geobiology.

Ключевые типы животных, включая моллюсков, хордовых и членистоногих, возникли около 540 миллионов лет назад, во время Кембрийского взрыва биологического разнообразия. До того в океанах существовали организмы, мало похожие на современные, — эдиакарская биота. Они считаются первыми по-настоящему сложными существами, появившимися после миллиардов лет, в течение которых жизнь на Земле ограничивалась примитивными формами, обычно одноклеточными.

Эдиакарская биота возникла примерно за 33 миллиона лет до кембрия, в процессе Авалонского взрыва. Это событие связывают с накоплением в воде достаточных количеств свободного кислорода, который позволил развиваться вполне сложным многоклеточным животным и экосистемам. Фотосинтезирующие микробы появились намного раньше, однако долгое время выделяемый ими кислород быстро связывался с минералами, образуя нерастворимые соединения. Лишь позднее, когда окисление поверхностных пород завершилось, началось его накопление в воде, а затем — и в воздухе. Предположительно, это и привело к Авалонскому взрыву и появлению эдиакарской биоты.

Чтобы проверить такую гипотезу, Острандер и его соавторы собрали образцы древних отложений, которые некогда оседали на океанском дне, а сегодня входят в состав горных цепей на территории Канады, Омана и Китая. Химический анализ позволил определить условия, в которых эти породы образовались, в том числе количество присутствовавшего в воде кислорода. Оказалось, океан времен Авалонского взрыва оставался практически лишен этого газа. Ученые предполагают, что именно дефицит кислорода позволил появиться эдиакарской биоте.

Современные исследования указывают, что для созревания стволовых клеток требуются строго ограниченные количества кислорода. При его избытке эти процессы могут идти неконтролируемо, нанося вред организму в целом. Возможно, поэтому именно небольшие количества кислорода в воде стали важным подспорьем для первых существ с дифференцированными тканями. Они позволили им спокойно развиваться и формировать сложноустроенное тело еще до того, как в организме животных появились более сложные механизмы контроля концентрации кислорода.

Напомним, существует и альтернативный взгляд на связь кислорода с возникновением сложной жизни. Согласно этой гипотезе, крупные взрывы биологического разнообразия начались после возникновения одноклеточных, которые смогли разрушать фотосинтезирующие бактериальные маты, покрывавшие дно мелководий. Сдерживая неконтролируемое размножение фотосинтетиков, такие организмы заблокировали возможность «переключения» Земли в состояние глобальных оледенений, что стало основой для устойчивого развития биосферы в последние полмиллиарда лет.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
11 июня
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

Вчера, 08:19
Дарья Г.

В центре далекой галактики OJ 287 находятся две черные дыры, одна из которых в сотню раз больше другой. В 2021 году астрономы подтвердили существование пары по изменению яркости объекта. Теперь же ученым удалось доказать, что источником той необычной вспышки была именно малая черная дыра.

Вчера, 11:12
Александр Березин

Нынешняя версия крупнейшего носителя SpaceX вдвое мощнее «Сатурна-5», самой мощной ракеты прошлого. Однако документ Федерального управления гражданской авиации США показал, что Илон Маск планирует серьезно нарастить разрыв. Попутно у его ракеты значительно увеличится количество двигателей в обеих ступенях, в итоге она станет выше высочайшей пирамиды на земле.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

11 июня
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

8 июня
Михаил Орлов

Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

Yoker Udagan
20.07.2023
-
0
+
Значит ли это, что для регенерации тканей этих органов нужен не кислород?Может дело совсем и не в кислороде. И кислород был не просто следующей ступенью развития через мутацию (отсюда возможность организмов мутировать чтобы выжить?) Это может стать прорывом в медицине. Генная инженерия со своими "молекулами" в развитии
Я думаю для появления хоть сколько-то сложной и многоклеточной жизни появление пусть бы небольшого количества кислорода обязательно ,ибо найти ему замену как окислителю крайне трудно. однако 1 появление фотосинтетических организмов совсем не означало обязательного выделение кислорода в окружающую среду. 2 поскольку не существовало озонового слоя ,который есть производное от содержания какого-то процента кислорода в атмосфере, то жизнь тогда могла существовать только в воде .она только там могла быть защищена от жёсткого ультрафиолетового излучения солнца. 3 выделяемый в ходе фотосинтеза кислород поначалу использовался на окислении различных растворённых в воде в соединении. 4 лишь когда все эти соединения были окислены кислород стал выделяться в окружающую водную среду. 5 в водах того времени содержание растворённого кислорода по определению не могло быть слишком большим по двум причинам: климат был гораздо теплее( из-за большого содержания диоксида углерода и деятельности метаногенных организмов) А в тёплой воде кислород растворяется гораздо хуже. А вторая причина в том ,что кислород ,который не мог раствориться в воде спокойно мог выйти в атмосферу. Гораздо позднее масштабное распространение фотосинтетических организмов вероятнее всего привело к тому, что с одной стороны Атмосфера земли стала гораздо разряженее (гораздо больше диоксида углерода было поглощено ,чем кислорода выделено).а во вторых холоднее ,ибо парниковые газы сменились непарниковыми . Поначалу это привело к повышению содержания кислорода в океанах и других водных бассейнах земли, что видимо сильно подхлестнуло развитие многоклеточной жизни, но позднее продолжение этого же процесса привело к глобальным оледенениям, когда именно эта сложная и многоклеточная жизнь оказалась первой на грани гибели.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: