Парсер Хабра: Безобидные существа пережившие удар астероида, научились поедать всех на своём пути

воскресенье, 24 января 2021 г.

Безобидные существа пережившие удар астероида, научились поедать всех на своём пути

Когда 66 миллионов лет назад астероид врезался в Землю, в атмосферу попало огромное количество мусора, сажи и газов, которые погрузили планету в темноту, охладили климат и закислили океаны. Наряду с динозаврами на суше и гигантскими рептилиями в воде, были мгновенно истреблены около 90% основных продуцентов мелового периода в открытом океане, таких как кокколитофориды.

Кокколитофориды — сохранившаяся группа гаптофитных водорослей, характеризующихся известковыми оболочками клеточных стенок (коккосферами) и уникальной жгутиковой органеллой, называемой гаптонемой. Утрата их разнообразия и прекращение в глубоководных отложениях геохимического экспорта органического углерода на морское дно (биологический насос), свидетельствуют о разрушительных нарушениях продуцентов первого порядка экосистемы, за которой последовали каскадные вымирания более высоких трофических уровней.

Нам не было известно, когда восстановился уровень продуцентов первого порядка (первичная продукция) и не было известным, насколько сильна была «сила приспособления» этих порядков, но выживаемость некоторых глубоководных бентосов и ограниченные данные биомаркеров позволили нам предположить, что по крайней мере частичное восстановление первичной продукции произошло быстро (от нескольких лет до десятков лет). При этом повсеместно распространенные прокариотические цианобактерии, вероятно, также являлись одними из основных первичных производителей по мере повышения уровня освещенности.

Однако именно возвращение эукариотического планктона имело бы решающее значение для облегчающего фактора восстановления сложных пищевых цепей с точки зрения «снизу-вверх». Особенно это было бы справедливо для восстановления биологического насоса, который гипотетически мог бы восстановиться благодаря нескольким прибрежным группам планктона эукариотических динофлагеллят и диатомовых водорослей, которые, возможно, подверглись менее катастрофическому вымиранию, чем планктон открытого океана.

Данные водоросли обладают большой трофической гибкостью благодаря способности образовывать покоящиеся цисты с длительным потенциалом покоя (например, 100 лет или более). Проблема заключается в том, что ни одна из групп этого планктона позднего мелового периода не распространилась за пределы шельфов после массового вымирания.

Зато каким-то образом очень быстро распространились практически все вымершие кокколитофориды, сумевшие реколонизацироваться и почти мгновенно усилить своё «кокколитофоридское» доминирование, поднимая тем самым вопрос: как номинально облигатно-фототрофная группа планктона не только пережила «эпоху тёмных времён», но и быстро восстановила свое господство в самой большой экосистеме на Земле?

Чтобы ответить на этот вопрос, команда учёных из Калифорнийского университета в Риверсайде, исследовала хорошо сохранившиеся окаменелости этих водорослей и создала подробные компьютерные модели с целью смоделировать вероятную эволюцию их питания с момента, когда им было всё труднее производить органические вещества при помощи энергии света.

Гипотетически, прежде, чем приступать к созданию таких моделей, учёным сначала нужно было обнаружить окаменелости, которые содержали бы в себе «улики на поведение», показывающие эволюцию питания. Собственно, такие улики им и повезло обнаружить. Учёные обнаружили окаменелости наноразмеров в быстро накапливающихся и высокоглинистых отложениях, которые помогли сохранить водоросли в отличном виде, точно так же, как смоляные карьеры Ла-Бреа создают особую среду для сохранения останков мамонтов.

У большинства окаменелостей были «щиты» из карбоната кальция, а также отверстия в этих «щитах». Эти отверстия указывают на присутствие жгутиков — тонких хвостовидных структур, которые позволяют крошечным организмам плавать. Единственная причина, по которой фототрофу, похожему на одноклеточное растение, нужно было бы быстро двигаться — это становиться хищником или всеядным.

У современных родственников этих древних водорослей есть также и хлоропласты, которые позволяют им использовать солнечный свет для приготовления пищи из углекислого газа и воды. Обнаруженная у вымерших форм способность выживать, питаясь не только с помощью фотосинтеза, но и другими организмами, называется миксотрофией.
Примеры немногих наземных растений с этой способностью включают венерианские мухоловки и росянки.

Исследователи обнаружили, что после падения астероида именно эта группа миксотрофных кокколитофорид распространилась с прибрежных шельфовых областей в открытый океан, где они стали доминирующей формой жизни в течение следующего миллиона лет, помогая быстро восстанавливать пищевую цепочку. Помогло и то, что более крупные существа, которые ими бы питались, изначально отсутствовали в океанах и пришли позже.

Результаты же компьютерных моделей продемонстрировали как крайнюю приспособляемость океанического планктона, так и его способность к быстрой эволюции, а также показали время генерации этих «растений», которая составляла очень короткий срок. Намного позже эти водоросли эволюционировали, утратив способность поедать других существ и восстановив себя до фототрофного уровня, чтобы стать одним из доминирующих видов водорослей в сегодняшнем океане.

Миксотрофия была для этих организмов как средством первоначального выживания, так и преимущественным средством после того, как постастероидная тьма рассеялась. Они спокойно могли поедать всех своих конкурентов, включая цианобактерий, которые были наиболее для них симпатичны, так как они были в обилии. Так и вспоминается ролик упоротого палеонтолога про то, как растения едят растения.

Эволюция — потрясающий процесс! И воистину в войне со смертью все средства хороши, особенно если ты представитель планктона, а из преадаптаций у тебя только жгутики.