Как появился пол: ИИ смоделировал личную жизнь первых животных на Земле
Ученые из Кембриджского университета объяснили, почему первые животные на Земле миллионы лет оставались практически неизменными. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Ecology & Evolution, виной всему было бесполое размножение, которое тормозило эволюцию из-за отсутствия конкуренции. Ситуация изменилась лишь тогда, когда суровые внешние условия заставили организмы перейти к половому размножению, давшему мощный толчок биоразнообразию.
Палеонтологи изучили окаменелости эдиакарского периода возрастом 574 миллиона лет, найденные в канадском местечке Мистейкен-Пойнт. Первые животные той эпохи, такие как двухметровый фрактофузус (Fractofusus), внешне напоминали папоротники. У них не было ртов, органов и способности передвигаться — они просто поглощали питательные вещества из воды. Предыдущие работы показали, что эти существа размножались бесполым путем, пуская побеги-столоны навроде современной садовой земляники.
Эдиакарский рай
«Жизнь в эдиакарском периоде была довольно комфортной, поэтому потребность в половом размножении была сильно ограничена», — объясняет ведущий автор исследования доктор Эмили Митчелл.
Богатая ресурсами среда и отсутствие борьбы за выживание лишали организмы стимула к эволюционным изменениям. Родственные особи, соединенные общими побегами, делились питательными веществами, а не соперничали друг с другом.
Чтобы понять, как эволюция вышла из этого тупика, авторы применили лазерное сканирование, пространственный анализ и искусственный интеллект. С помощью метода приближенных байесовских вычислений (ABC) нейросеть смоделировала поведение древних экосистем при разных стратегиях размножения.
Моделирование показало, что расселение клонов на короткие дистанции жестко ограничивало появление новых видов.
Побег от стресса
Переломный момент наступил, когда эдиакарская фауна начала осваивать мелководье. Столкнувшись со стрессовыми факторами — приливами, штормами, резкими перепадами температур и дефицитом ресурсов, — животные развили механизмы полового размножения. Это позволило их потомству расселяться на огромные расстояния в поисках новых ниш.
Рост конкуренции запустил вторую волну диверсификации, которая позже привела к знаменитому Кембрийскому взрыву, когда животные наконец обрели подвижность.
