Условия на «Земле-снежке» могли заставить одноклеточных эволюционировать в многоклеточных
Ученый показал, что одноклеточным микроорганизмам в холодных водах древней Земли было бы трудно перемещаться поодиночке. Вероятно, поэтому они начали объединяться в многоклеточных существ
Как только организмы становятся большими, они получают явное экологическое преимущество, потому что физика того, как они захватывают пищу, становится совершенно другой. Возможно, это одна из причин того, почему одноклеточные организмы вдруг стали многоклеточными. Но доказать эту гипотезу не так то просто.
Примерно 750 миллионов лет назад, и по причинам, которые ученые до сих пор обсуждают, планета стала внезапно намного холоднее — этот период времени ученые называют «Землей-снежком». Чтобы приспособиться к этим холодным условиям, которые затрудняют плавание в океанах, маленькие организмы, такие как бактерии, возможно, начали собираться вместе, чтобы сформировать большие и более сложные формы жизни.
В новой работе исследователи использовали ряд математических уравнений, чтобы доказать, что этот важнейший сдвиг, возможно, был обусловлен гидродинамическими законами, а именно изменением в удельном количестве энергии, необходимой для перемещения тела. Геолог провел ряд расчетов, чтобы оценить, как организмы различных форм и размеров могут существовать в океанах Земли-снежка.
Современные бактерии и другие одноклеточные организмы передвигаются в водной среде, используя два различных набора инструментов: реснички — похожие на волосы выступы — и жгутики, похожие на хвосты. Результаты работы показывают, что при помощи каждого из этих инструментов у микроорганизмов в холодных водах просто не получилось бы перемещаться быстро. Если бы отдельные клетки объединили свои усилия, чтобы создать более крупный организм, напротив, они могли бы производить гораздо больше энергии для плавания, уменьшая при этом энергетические потребности каждой отдельной клетки.
Теперь ученый проводит эксперименты на практике, анализируя движение современных одноклеточных водорослей и исследуя ископаемые микроорганизмы.
Статья опубликована в журнале The American Naturalist.