Обнаружены следы вымершего мира организмов
Новые биомаркерные сигнатуры указывают на целый ряд ранее неизвестных организмов, которые доминировали в составе сложной жизни на Земле около миллиарда лет назад. Они отличались от известной нам сложной эукариотической жизни (животных, растений, водорослей) строением клеток и, вероятно, метаболизмом, который был адаптирован к миру с гораздо меньшим содержанием кислорода в атмосфере.
Международная команда исследователей, включая геохимика GFZ Кристиана Халльмана, сообщает об этом прорыве в области эволюционной геобиологии в журнале Nature.
Обнаруженные «протостероиды» оказались удивительно распространены в средний период истории Земли. Эти первичные молекулы производились на более ранней стадии эукариотической сложности, что расширяет текущую летопись ископаемых стероидов с 800 до 1600 миллионов лет назад. Эукариоты — это царство жизни, включающее всех животных, растений и водорослей, которое отличается от бактерий сложным строением клетки с ядром и более сложной молекулярной машинерией.
«Особенность этого открытия не только в расширении молекулярной летописи эукариот. Поскольку последний общий предок всех современных эукариот, включая людей, вероятно, был способен производить "обычные" современные стеролы, высока вероятность, что эукариоты, ответственные за эти редкие сигнатуры, принадлежали к стволу филогенетического дерева», — говорит Халльман.
Беспрецедентный взгляд на утраченный мир
Этот «ствол» представляет общую предковую линию, предшествовавшую всем ныне живущим ветвям эукариот. Его представители давно вымерли, но детали их природы могут пролить свет на условия эволюции сложной жизни.
Хотя необходимы дополнительные исследования для оценки того, какой процент протостероидов мог иметь редкое бактериальное происхождение, открытие этих новых молекул не только согласует геологическую летопись традиционных окаменелостей с летописью ископаемых липидных молекул, но и даёт редкий и беспрецедентный взгляд на утраченный мир древней жизни.
Конкурентное исчезновение стволовой группы эукариот, отмеченное первым появлением современных ископаемых стероидов около 800 миллионов лет назад, может отражать одно из самых важных событий в эволюции всё более сложной жизни.
«Почти все эукариоты биосинтезируют стероиды, такие как холестерин, производимый человеком и большинством других животных», — добавляет Бенджамин Неттерсхайм из Бременского университета, первый автор исследования.
То, что нобелевский лауреат считал невозможным
Нобелевский лауреат Конрад Блох почти 30 лет назад уже предполагал существование такого биомаркера. Он считал, что биосинтез липидов эволюционировал параллельно с изменением условий окружающей среды на протяжении истории Земли.
В отличие от Блоха, который не верил, что эти древние промежуточные соединения когда-либо будут найдены, Неттерсхайм начал искать протостероиды в древних породах, отложившихся в то время, когда эти промежуточные продукты могли быть конечным продуктом.
«Мы использовали комбинацию методов, чтобы сначала преобразовать различные современные стероиды в их ископаемый эквивалент; иначе мы бы даже не знали, что искать», — говорит Йохен Брокс, профессор Австралийского национального университета, разделяющий первенство в новом исследовании с Неттерсхаймом.
Учёные упускали эти молекулы из виду десятилетиями, потому что они не соответствовали типичным поисковым шаблонам. «Как только мы узнали нашу цель, мы обнаружили, что десятки других пород, взятых из миллиардолетних водных путей по всему миру, были насыщены похожими ископаемыми молекулами».
Самые старые образцы с биомаркером взяты из формации Барни-Крик в Австралии и имеют возраст 1,64 миллиарда лет. Горная летопись следующих 800 миллионов лет содержит только ископаемые молекулы первичных эукариот, прежде чем молекулярные сигнатуры современных эукариот впервые появляются в тонийском периоде.
По словам Неттерсхайма, «Тонийское преобразование предстаёт как один из самых глубоких экологических переломных моментов в истории нашей планеты». Халльман добавляет, что «как первичные стволовые группы, так и современные эукариотические представители, такие как красные водоросли, могли жить бок о бок многие сотни миллионов лет».
В это время атмосфера Земли становилась всё более обогащённой кислородом — метаболическим продуктом цианобактерий и первых эукариотических водорослей, который был токсичен для многих других организмов. Позже произошли глобальные оледенения «Земли-снежка», и сообщества протостеролов в основном вымерли. Последний общий предок всех ныне живущих эукариот мог жить 1,2–1,8 миллиарда лет назад. Его потомки, вероятно, были лучше способны переносить жару, холод, а также УФ-излучение и вытеснили своих первичных родственников.
«Земля была микробным миром на протяжении большей части своей истории и оставила мало следов», — заключает Неттерсхайм. Открытие протостеролов приближает нас на шаг к пониманию того, как жили и эволюционировали наши древнейшие предки.