Может переписать историю жизни на Земле: ученые обнаружили остатки древнего "потерянного мира"

Ученые обнаружили остатки "потерянного мира" таинственных форм жизни, которые процветали на Земле примерно 1,6 миллиарда лет назад и, возможно, были древнейшими известными предками рода, в конце концов создавшего растения и животных, включая людей. Новое исследование остатков этих форм жизни может переписать эволюционную историю.

• Археологи обнаружили город, который по легенде поглотило море за грехи его жителей

Детали

Революционное обнаружение микроскопических существ под названием "биота протостеролов" в древних австралийских породах восполняет большой пробел в нашем понимании ранней эволюции эукариот - семейства, которое включает все формы жизни с клетками с ядром. Эти организмы преуспевали в водных средах обитания на всей планете примерно за миллиард лет до появления животных и растений, но до сих пор им удавалось оставаться скрытыми в летописи окаменелостей. Геобиолог из Центра наук о морской среде Бременского университета Бенджамин Неттерсхайм отметил:

Наши выводы показывают, что большинство существовавших когда-либо видов жизни сейчас вымерли, и поэтому их часто не замечают, тогда как эти организмы, возможно, сыграли важную роль в эволюции сложной жизни и, возможно, формировали экосистемы на протяжении большей части истории Земли. 

В течение десятилетий ученые работали над тем, чтобы обнаружить корни нашей эукариотической линии в "среднем веке" Земли, периоде, начавшемся примерно 1,7 миллиарда лет назад и продолжавшемся миллиард лет. Простота организмов в это время в сочетании с дефицитом горных пород такого давнего происхождения создала огромную проблему для восстановления прошлых экосистем, которые привели к возникновению всей сложной жизни на Земле.

Ранние эукариоты производили стеролы, разновидность стероидного соединения, найденного в окаменелостях, но эти биомаркеры, похоже, исчезли из летописи окаменелостей примерно 800 миллионов лет назад. Конрад Блох, биохимик, лауреат Нобелевской премии, предвидел в 1990-х годах, что древнейшие эукариоты могли производить первоначальные версии этих стеролов, хотя он сомневался, что их можно когда-нибудь идентифицировать в древних породах.

Теперь Неттерсхайм и его коллеги подтвердили подозрения Блоха, обнаружив протостеролы в породах австралийской формации Барни-Крик, возраст которых превышает 1,6 миллиарда лет.

Согласно исследованию, эти молекулы представляют "ранние стадии эволюции эукариот, которые еще не имели полного пути биосинтеза стеролов", что делает их "свидетелями утраченного мира древних стволовых эукариот, которые были широко распространены и, возможно, в большом количестве в среднем веке Земли". Неттерсхайм отмечает:

Одной из самых больших загадок в геобиологии было отсутствие ископаемых стеролов во всех породах старше 800 миллионов лет. Конрад Блох выдвинул гипотезу о том, что в начале эволюционной истории кратковременные промежуточные продукты биосинтеза стеролов могли быть полностью функциональными конечными продуктами, поэтому мы задали себе вопрос, могут ли такие первоначальные стеролы храниться в таких старых слоях. Хотя мы знали гипотезу Блоха и имели хорошо сохранившиеся образцы горных пород из геологических периодов, где современные промежуточные соединения могли быть конечными продуктами биосинтеза, все равно было очень неожиданно обнаружить, насколько широко распространены и обильны эти соединения в этих древних породах. Было очень интересно осознавать, что эти древние камни все-таки содержат стероиды. Осознание того, что породы в возрасте 1,64 млрд лет содержат ископаемые протостероиды, стало для нас реальным моментом эврики.

Выявление первичных стероидов раскрывает существование ранних микроскопических эукариотов, которые, возможно, доминировали во многих водных экосистемах в течение среднего века Земли, потенциально став первыми хищниками на Земле. Эти организмы, вероятно, принадлежали к "стволовой группе" эукариот – термин, который относится ко всем вымершим родственникам "кроновой группы", которая включает последнего общего предка семьи и всех его живых родственников.

Другими словами, протостероловая биота может быть прямыми предками современных эукариотов, включая людей, или они, возможно, были близкородственными соперниками наших микробных предков в глубоком прошлом. Неттерсхайм объясняет:

Они, вероятно, были прямыми или косвенными предками (скорее двоюродными братьями) ныне живых эукариотов и, вероятно, конкурентами современных групп эукариотов (кроновых групп). Поскольку они, вероятно, эволюционировали раньше и, скорее всего, уже заняли большинство экологических ниш, они могут быть ответственны за позднюю экспансию современных эукариотов. Возможно, потребовались дополнительные эволюционные инновации или изменение условий окружающей среды (например, повышение концентрации кислорода), чтобы позволить современным эукариотам опередить своих первобытных родственников в большинстве сред.

Учитывая, что эукариоты с протостеролом известны только из химических побочных продуктов, трудно догадываться о том, как они выглядели или как они распространялись на нашей планете. Вполне возможно, что эти первобытные предки лучше подходили к средам с меньшими потребностями в кислороде и энергии, что давало им преимущество во время среднего века Земли, когда дезоксигенированные среды существования были более распространенными. Однако, как отметил Неттерсхайм, протостероловая биота, возможно, потеряла это преимущество около 800 миллионов лет назад, когда поднялся уровень кислорода, что способствовало появлению эукариот кроновой группы, которые сохраняются по сей день.

Новое исследование осветило этот древний потерянный мир, расширив временную шкалу стероидов в окаменевшей летописи на сотни миллионов лет. Результаты не только оправдывают прогнозы умершего в 2000 году Конрада Блоха, они также намечают новый путь, чтобы следовать за нитями нашей эукариотической линии в глубокое прошлое.

Неттерсхайм сказал, что его команда планирует использовать передовые научные инструменты, чтобы "увеличить масштаб жизни колыбели эукариотов в беспрецедентном разрешении, чтобы еще больше улучшить наше понимание наших ранних предков и их совместной эволюции с изменением условий окружающей среды в будущем". Ученый подытожил:

Блох был скептически настроен по поводу того, что эти молекулы могут сохраниться в древних каменных записях. Нам хотелось бы сказать ему, что мы их нашли.

Ранее ученые впервые в истории нашли доказательства того, что самки крокодилов способны к "непорочному зачатию", то есть они могут откладывать яйца без спаривания, используя странную стратегию размножения, называемую партеногенезом.