Spolno razmnožavanje ubrzalo evoluciju prije 560 milijuna godina

Prije više od 560 milijuna godina, život na Zemlji doživio je nagli evolucijski skok. Znanstvenici vjeruju da su ključni okidač tog preokreta bile promjene u načinu razmnožavanja prvih životinja.

Nakon više od dvije milijarde godina provedenih u mikroskopskom obliku, život na Zemlji doživio je veliki preokret prije otprilike 600 milijuna godina pojavom prvih složenih višestaničnih organizama – životinja. Vrste koje su se tada razvile bile su, međutim, potpuno drugačije od današnjih. One čine takozvanu avalonsku faunu, koju obilježavaju brojni oblici nalik listovima pričvršćeni za morsko dno, na dovoljnoj dubini da budu izvan dosega valova, plime i oluja.

Ova prva faza diversifikacije života obilježava razdoblje edijakarija (prije 635–539 milijuna godina). No unatoč svojoj novosti i neobičnosti, ti su ekosustavi još uvijek imali malu morfološku i ekološku raznolikost. Iznenađujuće, iako je život upravo napravio veliki iskorak razvojem složenih organizama, prividna morfološka raznolikost ostala je ograničena milijunima godina.

Ekosustavi su ostali relativno jednostavni sve do drugog vala evolucijske radijacije, koji se dogodio prije otprilike 560–550 milijuna godina. Riječ je o fosilnim nalazištima Bijelog mora, koja karakterizira brzi porast bioraznolikosti i pojava novih planova tjelesne organizacije. Upravo tada pojavljuju se prve životinje s bilateralnom simetrijom i prvi pokretni organizmi. Ekosustavi postaju složeniji, s različitim prehrambenim strategijama i načinima korištenja prostora, a postupno se naseljavaju i plića područja.

No što je pokrenulo ovaj drugi val? Kako objasniti taj novi radijacijski skok? Prema timu istraživača, odgovor bi mogao ležati u promjeni načina razmnožavanja. Poznato je da faunu Bijelog mora karakterizira širenje složenijih reproduktivnih strategija poput spolnog razmnožavanja, dok se ranija avalonska fauna razmnožavala uglavnom bespolno, stvarajući klonove pomoću stolona, slično današnjim jagodama.

Na kraju vodoravnog produžetka tijela razvijao se novi, genetski identičan organizam. Ova hipoteza proizašla je iz promatranja organizama poput Fractofususa: raspored na fosiliziranim površinama ovih čudnih životinja sugerira da su tvorile kolonije u kojima su se mlađe jedinke razvijale oko starijih putem klonskog razmnožavanja. To je bio prilično učinkovit proces u uvjetima edijakarija, obilježenima obiljem hranjivih tvari, slabom konkurencijom i odsutnošću predatora.

Iako je ovaj način razmnožavanja potaknuo vrlo brz razvoj kolonija na morskom dnu, on je uvelike ograničio bioraznolikost, pokazuju rezultati nove studije objavljene u časopisu Nature Ecology and Evolution. Koristeći numerički model koji simulira ponašanje prvih životinjskih zajednica pod različitim reproduktivnim strategijama, istraživači su pokazali da je drugi val diversifikacije u edijakariju doista povezan s prijelazom na spolno razmnožavanje.

,Ako ste povezani sa susjedom putem stolona, dijelite hranjive tvari i ne morate se natjecati“, objašnjava Andrea Manica, koautor studije. ,Ali ako se iznenada nađete u okruženju u kojem ste gotovo desetkovani nekoliko puta godišnje, sve se mijenja“, dodaje njegova kolegica Emily Mitchell. ,Stres u osnovi potiče spolno razmnožavanje, a kada se ono pojavi, bilježimo ogroman porast udaljenosti raspršivanja, jer životinje nastoje kolonizirati nova područja zbog povećane konkurencije.“

Spolno razmnožavanje postalo je važno kada su životinje počele zalaziti u nestabilnija okruženja poput plitkih obalnih zona, izloženih plimi, olujama, temperaturnim promjenama i kolebanjima hranjivih tvari. U tim težim uvjetima konkurencija za resurse bila je jača. Da bi preživjele, vrste su morale razviti način razmnožavanja koji omogućuje raspršivanje na velike udaljenosti radi kolonizacije drugih staništa, što je nemoguće kod razmnožavanja stolonima. Spolno razmnožavanje, stvarajući genetski različite potomke, također je znatno povećalo raznolikost, a time i šanse da dio populacije preživi promjene u okolišu.

Kolonizacija novih, manje povoljnih staništa potaknula je prve životinje na razvoj spolnog razmnožavanja, što je pak dalo snažan poticaj bioraznolikosti i usložnjavanju ekosustava edijakarija.