Скалы возрастом в миллиарды лет, обнаружены следы древней жизни

Растения, водоросли, грибы и животные, включая людей, — все это эукариоты: формы жизни со сложными клетками, содержащими ядро.

Согласно новому исследованию, недавнее открытие органических соединений в древних породах в Австралии помогает пролить свет на раннюю историю эукариот, предполагая, что эта группа существовала в изобилии более миллиарда лет назад.

Считается, что возраст эукариот составляет 2 миллиарда лет, но ученые думали, что они получили широкое распространение только около 800 миллионов лет назад, сказал доктор Бенджамин Неттерсхайм, один из соавторов исследования, опубликованного в Nature.

Однако вновь обнаруженные следы молекул, возможно, произведенных эукариотами, имеют возраст до 1,6 миллиарда лет, что указывает на то, “что ранние эукариоты уже были экологически важными в течение всего этого времени”, - сказал Неттерсхайм, который является докторантом-исследователем в области геобиологии в Центре наук о морской среде MARUM при Бременском университете в Германии. “Мы просто не видели их следов до сих пор. Они как бы были спрятаны у всех на виду ”.

Свидетельства существования этих древних эукариот приняли форму биологических молекул, которые они производили. Современные эукариоты производят набор характерных биомолекул, включая холестерин.

Холестерин - это органическое соединение, встречающийся в природе стероид. Слишком большое их количество может вызвать проблемы со здоровьем, такие как закупорка артерий, но это важный компонент клеточных мембран почти для всех современных эукариот. Холестерин “действительно важен для большого количества физиологических функций, и поскольку он является частью клеточной мембраны, организмы производят относительно много молекул такого рода”, - сказал Неттерсхайм.

В новом исследовании Неттерсхайм и другой соавтор, Йохен Брокс, обнаружили соединение, связанное с холестерином, которое, казалось, подтверждает гипотезу десятилетней давности об эволюции эукариот.

Найдены древние молекулы

Ученый Конрад Блох, получивший Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1964 году, заметил, что по мере того, как современные эукариоты синтезируют холестерин, образуются некоторые промежуточные органические соединения. Он выдвинул гипотезу, что в глубоком прошлом каждое из этих промежуточных соединений было полностью функциональным конечным продуктом процессов биосинтеза ранних организмов. Однако Блох думал, что никто никогда не сможет найти ископаемые свидетельства того, что древние формы жизни производили эти биомолекулы, которые сейчас находятся на промежуточном уровне.

Достижения в области биохимических анализов позволили ученым идентифицировать древние молекулы, сохранившиеся в летописи окаменелостей, особенно в старых породах, которые были относительно нетронуты геологическими процессами.

В новом исследовании Nature Неттерсхайм и его коллеги, в том числе Брокс, профессор геобиологии Австралийского национального университета, исследовали породы из австралийской формации Барни-Крик.

Предыдущие исследования установили, что породы Барни-Крик, возраст которых превышает 1 миллиард лет, содержат следы древних биомолекул. Но “на самом деле люди никогда не искали эти первичные типы стероидов в таких породах”, - сказал Неттерсхайм.

Неттерсхайм, Брокс и их коллеги провели химический анализ горных пород из Барни-Крик в поисках предшественников холестерина, которые, по предсказанию Блоха, должны были вырабатываться ранними эукариотами.

“К нашему удивлению, мы действительно обнаружили их в удивительно высоком изобилии, и везде, где у нас есть биомаркеры, сохранившиеся в этот период времени, мы также видим эти молекулы”, - сказал Неттерсхайм. “Теперь мы можем подтвердить гипотезу Блоха”.

Исследуем затерянный мир эукариот

Присутствие этих протостероидов указывает на то, что ранние эукариоты были адаптированы к миру, сильно отличающемуся от современной Земли. Сегодня в атмосфере гораздо больше кислорода, чем 1,6 миллиарда лет назад, а протостероидным молекулам, произведенным этими ранними эукариотами, требовалось меньше кислорода для производства, чем холестерину.

“Возможно, было бы выгодно использовать эти более первичные стерины”, - сказал Неттерсхайм. Ранние эукариоты “уже были идеально приспособлены к преобладающим экологическим условиям”.

Доктор Сюзанна Портер, профессор и заведующая кафедрой наук о земле Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, сказала: “Что мне действительно нравится в этом исследовании, так это осознание того, что пути биосинтеза также эволюционируют”.

Однако Портер, который не принимал участия в исследовании, сохраняет осторожность, заявляя, что молекулы, обнаруженные в ходе этого исследования, действительно были созданы ранними эукариотами в отличие от других древних организмов.

Но доктор Роджер Саммонс, профессор геобиологии Массачусетского технологического института, который также не участвовал в работе над статьей, назвал ее “одним из наиболее интересных исследований органической геохимии, которые я видел за многие годы”.

“Конрад Блох был бы рад, если бы дожил до того, чтобы увидеть это, потому что Брокс и его коллеги элегантно подтвердили его предсказание о том, что биосинтетические предшественники холестерина отражают поиск биохимией функциональной оптимизации”, - сказал Саммонс.

Между тем, Неттерсхайм сказал, что следующим шагом для него и его коллег является дальнейшее изучение мира, населенного этими древними формами жизни, путем воздействия лазерами на тонкий срез породы и использования информации о том, как отражается от него свет, для составления карты различных присутствующих химических соединений.

“Мы надеемся, что это поможет нам еще больше уточнить, где, когда и при каких условиях процветали наши ранние эукариотические предки”, - сказал он.