Сегодня тот факт, что животные нуждаются в кислороде, чтобы жить, кажется очевидной истиной. Но относительный дефицит кислорода в древних океанах Земли помог развитию ранних морских существ, утверждает новое исследование.

«Кембрийский взрыв» — эволюционный скачок, произошедший около 540 миллионов лет назад и включающий в себя рождение большинства основных групп животных, известных сегодня, сопровождался значительным снижением уровня кислорода, — говорят результаты исследования. Они дают нам более полное представление о том, как именно в глубоком прошлом колебался уровень кислорода в океанах и атмосфере, и как он изменился так, чтобы эволюция не просто продолжалась, а еще и такими быстрыми (по геологическим меркам) темпами.

Тимоти Лионс, биогеохимик из Калифорнийского университета, Риверсайд, комментируя результаты исследования (в самом исследовании он не участвовал), сказал, что данная работа показывает, что времена с низким уровнем кислорода, можно сказать, «зарядили насос» для эволюции животных.

Сегодня, в зависимости от района, типичные поверхностные океанские воды состоят из 5,4-8 миллилитров растворенного кислорода на каждый литр морской воды. Но воды с низким уровнем (или почти отсутствующем) кислорода существуют — это так называемые «зоны минимального кислорода» (ЗМК). Таковыми являются некоторые места в восточной части Тихого океана. Там обитают мелкие животные, такие как нематоды и некоторые адаптировавшиеся к подобным условиям рыбы. Концентрации кислорода в этих районах могут составлять лишь около 1% от уровня поверхностных вод.

Лионс поясняет, что в некоторые древние эпохи, согласно другим недавним работам по океанической химии, морские животные жили в мирах с очень низким содержанием кислорода, и большая часть океана в эти периоды времени, вероятно, была как в современных ЗМК.

Палеонтологи Рейчел Вуд из Эдинбургского университета и Дуглас Эрвин из Смитсоновского института Национального музея естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия, решили изучить, как животное царство реагирует на эти низкие уровни кислорода. Они рассмотрели, как, исходя из летописи окаменелостей и из генетических данных, колебания концентрации кислорода коррелируют с появлением новых животных. Исходя из этого, они отметили три этапа, в которых кислород сначала опускался до критически низкой отметки, а затем снова поднимался, что приводило к увеличению животного разнообразия.

В древнейшей эволюционной истории животных, в период между 635 и 540 миллионами лет назад, в океане был повсеместно низкий уровень кислорода. В последующий, кембрийский период, начавшийся около 540 миллионов лет назад, появилось больше насыщенных кислородом вод. В это же время у животных появляются такие ключевые черты как сердце, центральная нервная система, пищеварительная система, а также скелет и конечности. По мере того, как уровни кислорода становились более высокими, группы с этими чертами размножались активнее, заполняя летопись окаменелостей тем, что теперь именуется «кембрийским взрывом». Но еще до самого взрыва, во время аноксических фаз, возникало много морфологической новизны, — объясняет Эрвин. Вероятно, это были маленькие и мягкотелые животные, которые существовали на обочине древних экосистем и которые практически не оставили никаких следов окаменелостей.

То же самое произошло в двух других, более поздних периодах. В конце кембрия океаны лишились кислорода на период от 3 миллионов до 4 миллионов лет. После такой «кислородной диеты», животная жизнь снова начала процветать, уже в так называемой ордовикской радиации. В течение этого периода произошло разрастание основных групп животных. Вуд замечает, что в этот период происходит увеличение разнообразия кораллов и губок.

Затем, около 252 миллионов лет назад, еще одно аноксическое событие привело к пермь триасовому вымиранию, самому большому массовому вымиранию в истории. Однако, по его окончанию, летопись окаменелостей снова показывает нам новые коралловые и губчатые виды, и животных — ихтиозавров, вымерших дельфиноподобных морских рептилий. Эти новые формы, вероятно, появлялись во времена с низким содержанием кислорода. Восстановление же уровня кислорода позволило им крайне быстро и успешно расплодиться, сообщают исследователи в «Биологических обзорах».

Ученые говорят, что результаты исследования не делают аноксию благоприятной для современных экосистем. Но в очень долгих временных масштабах это может привести к эволюции. «Раньше мы думали, что для того, чтобы дать эволюции совершить скачок, нужен пороговый уровень кислорода», — говорит Карл Симпсон, палеобиолог из Университета Колорадо в Боулдере, который не принимал участия в работе. «Но новое исследование говорит о том, что животный мир может диверсифицироваться и при крайне низком содержании кислорода».

Пока остается неизвестным, как именно времена с низким содержанием кислорода приводили к эволюции животных. Возможно, аноксия просто убивала более крупных и доминирующих животных, оставляя место для более мелких, давая последним захватить власть. Ответ непонятен, но, как объясняет Вуд, изучение того, как животные развиваются в современных ЗМК, может пролить некоторый свет.

Источник: PaleoNews.ru

Генетики нашли новые доказательства того, что примитивные зубы у самых далеких предков человека могли возникнуть в результате мутаций в генах, связанных с формированием чешуи у рыб, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.

"Чешуя современной рыбы выглядит совсем не так, как кожный покров их далеких предков. Он был больше похож по своей структуре на зубы, и его следы остались лишь у некоторых древнейших обитателей морей Земли, таких как акулы и скаты. Если провести по коже акулы рукой, то вы сразу поймете, насколько она твердая из-за множества кожных зубов. Не зря в древности ее использовали как наждачную бумагу", — рассказывает Эндрю Гиллис (Andrew Gillis) из Кембриджского университета (Великобритания).

Археологи обнаружили в Аравийской пустыне рельефы, изображающие собак и высеченные охотниками каменного века. Возможно, находка представляет собой древнейшие дошедшие до наших дней изображения собак.

Первые изображения собакОб этом говорится в статье немецких ученых из Института исторических наук общества Макса Планка, опубликованной в журнале Journal of Anthropological Archaeology.

Среди ученых до сих пор идут споры о том, когда же люди одомашнили собак. По одной из версий, люди приручили их еще до того, как освоить земледелие, и использовали этих животных как помощников при охоте. Согласно другой гипотезе, волков одомашнили земледельцы и скотоводы, перейдя к оседлому образу жизни.

Древние изображения собак - это один из важных источников информации о том, как протекало их одомашнивание. До сих пор древнейшим изображением собаки считались рисунки на иранской неолитической керамике возрастом около 8000 лет. Однако авторы статьи обнаружили еще более древние артефакты, на которых запечатлены эти четвероногие питомцы.

Находка была сделана в местечках Джабба и Шуваймис на северо-западе Саудовской Аравии. Она представляет собой каменные рельефы, вырезанные на песчанике, расположенном вдоль русла пересохшей реки. Сейчас в этом регионе простирается бескрайняя пустыня, но еще несколько тысяч лет назад здесь было немало рек и озер с густой растительностью по берегам.

Древние обитатели этих мест вырезали на скалах множество собак – 156 в Шуваймисе и 193 в Джаббе. По хвосту, загнутому калачиком, и общему телосложению собаки древних жителей Аравии очень напоминали собак ханаанской породы, которых сейчас активно разводят в Израиле. Примечательно, что некоторые собаки изображены на привязи.

Пока точно датировать рельефы не удалось, но, судя по степени выветривания, изображениям не меньше 8000-9000 тысяч лет. Некоторые собаки изображены вцепившимися в шею газелей и другой дичи, другие смотрят на диких ослов. Фигурки людей, высеченные рядом с собаками, держат охотничий лук. Отсюда следует, что главным предназначением собак была охота.

В этом регион переход к оседлому образу жизни произошел 7000-8000 тысяч лет назад. Поэтому археологи считают, что разведением собак стали заниматься еще охотники-собиратели до начала неолита. Судя по тому, что многие собаки изображены большими группами, собаководство уже в это время носило массовый характер.

Исотчник: infox.ru

Американские палеонтологи откопали в Антарктиде окаменевшие стволы деревьев. Они были частью обширного леса, который произрастал на этом континенте в конце пермского периода.

О находке сообщается на официальном сайте Университета Висконсина-Милуоки.

В наши дни в Антарктиде растут только мхи и лишайники, но в прошлые эпохи, когда климат был теплее, там неплохо себя чувствовала и древесная растительность. Например, в начале эоцена, 52 млн лет назад, судя по пыльце в прибрежных отложениях, по берегам Антарктиды росли дождевые тропические леса с преобладанием пальм и мальвовых.

Американская экспедиция, проведенная этим летом, обнаружила остатки еще более древнего леса, относящегося к пермскому периоду. В одной из долин в районе Трансантарктических гор, которая из-за низкой влажности свободна от снежного покрова, ученые нашли 13 окаменевших стволов деревьев возрастом около 260 млн лет.

Несмотря на более теплый климат, в то время в Антарктиде тоже были зимы, пусть и достаточно мягкие. Изучая годичные кольца в найденных стволах, ученые обнаружили, что древние антарктические деревья переключались на зимний режим покоя очень быстро, меньше чем за месяц, тогда как у современных деревьев на это уходит несколько месяцев.

«Эти деревья могли включать и выключать свои циклы роста подобно тому, как мы включаем и выключаем свет», -- говорит Эрик Галбрсон, соавтор статьи. В наши дни деревья реагируют на изменение длины светлого времени суток, поэтому неясно, как антарктические деревья могли регулировать свою активность в условиях постоянного полярного дня.

По словам ученых, тогдашние леса отличались более низким разнообразием, чем нынешние высокогорные растительные сообщества. В конце перми там доминировали мхи, папоротники и растения Glossopteris. Подобный лес простирался по всей Антарктике, которая на тот момент была частью суперконтинента Гондвана, включавшего также Индию и Южную Америку.

Источник: infox.ru

Ученые выяснили, как паразитическим грибам удается манипулировать поведением муравьев. Оказалось, грибы строят в теле муравья трехмерную сеть из гифов (грибных нитей), но при этом оставляют его мозг нетронутым.

Мышечное волокно муравья, оплетенное нитями паразитического гриба (с) Hughes Laboratory / Penn State.Об этом говорится в статье американских специалистов из Университета штата Пенсильвания, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Отношения гриба Ophiocordyceps unilateralis и муравьев-древоточцев Camponotus являют собой один из самых поразительных примеров того, как примитивный паразит может манипулировать поведением жертвы, которая значительно превосходит его по степени организации.

Гриб, заражая муравьев, заставляет их уходить из муравейника и прикрепляться челюстями к листьям растений недалеко от земли, где повышенная влажность благоприятствует развитию спор. После того, как муравей вцепляется в лист, из его головы вырастает плодовое тело гриба.

Авторы статьи решили выяснить, как грибу удается превратить муравья в послушную марионетку. Для этого они с помощью микротома делали микроскопические срезы через тело зараженного насекомого. Расстояние между плоскостью срезов составляло всего 50 нм.

Сфотографировав каждый срез, ученые создали трехмерную реконструкцию внутренних органов муравья. Оказалось, все они буквально оплетены гифами гриба - его клетки врастают в голову, грудь, брюшко и ноги муравья. Многие из грибных клеток связаны между собой, образуя общую сеть.

Мышечные волокна зараженного муравья также оплетены грибными нитями. Фактически, единственной частью тела муравья, свободной от них, остается его мозг.

«Обычно у животных поведение контролируется мозгом, который посылает сигналы к мышцам, но наши результаты показывают, что паразит манипулирует хозяином из периферии. Подобно тому, как кукловод дергает за ниточки конечности марионетки, так и гриб контролирует мышцы муравья, чтобы шевелить его ногами и челюстями», -- пояснил Дэвид Хаггс, соавтор статьи.

Ученые выяснили, что млекопитающие перешли от ночного к дневному образу жизни после вымирания динозавров. Получается, именно из-за угрозы со стороны динозавров наши далекие предки десятки миллионов лет боялись показаться на свет божий.

Об этом говорится в статье израильских ученых из университета Тель-Авива, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution.

Давно известно, что общий предок современных млекопитающих, включая человека, был мелким ночным зверьком. Это наложило отпечаток на всех его потомков: так, практически у всех ныне живущих млекопитающих диаметр роговицы соответствует ночному типу зрения, даже если они активны днем. Развитое обоняние и наличие вибрисс (чувствительных волосков) у млекопитающих также свидетельствует, что их предкам когда-то приходилось жить впотьмах.

Авторы статьи решили выяснить, когда же млекопитающие впервые освоили экологическую нишу дневных животных. Для этого они проанализировали два альтернативных родословных древа млекопитающих, построенных по итогам изучения 2415 современных видов.

Оказалось, что комбинировать ночной и дневной образ жизни млекопитающие стали еще в конце мелового периода. Но первые по-настоящему дневные млекопитающие возникли только в кайнозое, после вымирания динозавров.

В первых рядах на свет божий вышли предки высших приматов - это произошло 52-53 млн лет назад. Интересно, что среди современных млекопитающих только у приматов глаз полностью перестроился с ночного на дневной образ жизни.

«Мы были очень удивлены, обнаружив сильную корреляцию между исчезновением динозавров и появлением дневной активности млекопитающих, но этот результат был подтвержден независимо сразу несколькими методами анализа», -- говорит Рой Маор, соавтор статьи.

Получается, в мезозое существовало как бы две смены, дневная, когда были активны динозавры, и ночная, когда были активны млекопитающие. И пока давление со стороны динозавров не исчезло, млекопитающие не могли изменить ритм своей суточной активности.

Источник: infox.ru

Европейские палеонтологи описали нового растительноядного динозавра, обладавшего поразительными зубами. Скорее всего, здоровенные самозатачивающиеся зубы, похожие на садовые ножницы, были нужны ему для откусывания листьев и ветвей деревянистых растений. Этой же цели служат и мощные прочные челюсти, обеспечивающие поразительную силу укуса.

Matheronodon provincialis. Реконструкция: Lukas PanzarinПо мнению ученых, широко распространенные в Европе двуногие игуанодонтиды в экологическом отношении являлись аналогами североамериканских цератопсов. Не случайно же их фауны практически не пересекаются между собой.

Новый ящер входит в семейство Rhabdodontidae и получил свое название Matheronodon provincialis в честь французского палеонтолога 19-го века Филиппа Матерона, который описал динозавра Rhabdodon. Первые остатки животного были найдены более четверти века назад неподалеку от Марселя. Горные породы, из которых извлекли окаменелости, датируются интервалом между 84 и 72 млн лет назад. В 2009 и 2012 годах палеонтологи вернулись в эти места и собрали новые фрагменты челюсти, зубы и некоторые другие части скелета матеронодона.

Самой яркой особенностью нового вида стали его экстремально крупные зубы. Как рассказал ведущий автор исследования палеонтолог Паскаль Годфруа (Pascal Godefroit) из Королевского Бельгийского института естественных наук в Брюсселе, в сравнении с ближайшими родственниками зубы Matheronodon provincialis были по крайней мере вдвое больше размером, но зато меньше по количеству. Некоторые его зубы достигали шести сантиметров в длину, а другие выросли до пяти сантиметров в ширину. По словам Годфруа, они выглядели буквально как карикатура на обычные зубы рабдодонтид.

Напомним, что эта группа динозавров использовала свои острые, напоминающие лезвие зубы для перекусывания жестких веток. Питались они, скорее всего, пальмами, широко распространенными в Европе в то время. Зубы рабдодонтид с одной стороны несут гребни, покрытые толстым слоем эмали, а с другой гладкие, и эмалевый слой там довольно тонок. Подробное изучение зубов Matheronodon provincialis показало преувеличенное развитие этой схемы – очень много эмали и крупные гребни, размещенные с одной стороны зуба. А поскольку эмаль обычно защищает зуб от износа, усиленное жевание только заостряло зубы динозавра. 

"Они работали как самозатачивающиеся зубчатые ножницы, – говорит Годфруа. – Зубы этой группы [Rhabdodontidae] развились в другом направлении, чем у их современников-гадрозавров (утконосых динозавров). У гадрозавров формировались сложные зубные "батареи", собранные из мелких зубов, которыми они пережевывали ветки хвойных. Matheronodon и другие Rhabdodontidae, вероятно, питались листьями пальм, которые в изобилии росли в Европе в то время. Им нужно было разрезать, а не раздавить богатые клетчаткой листья, прежде чем проглотить их".

Любопытно, что примерно тем же по другую сторону раскрывавшегося Атлантического океана занимались рогатые динозавры (Ceratopsia). Они были относительно многочисленны в отложениях аналогичного возраста Северной Америки, где следов рабдодонтид не найдено. Исследователи полагают, что в Европе динозавры, подобные Matheronodon, заполняли нишу, занятую рогатыми динозаврами. Окаменелости цератопсов в Европе в принципе известны, но очень редки, что говорит о том, что они составляли лишь небольшую часть общей биомассы динозавров. Рогатые динозавры и игуанодонтиды, вероятно, конкурировали за одни и те же продовольственные ресурсы, специализируясь на потреблении жесткого древесного материала, такого как пальмовые листья.

Источник: PaleoNews