Може переписати історію життя на Землі: вчені виявили залишки стародавнього "загубленого світу"

08.06.2023, 12:58 meta.ua

Вчені виявили залишки "загубленого світу" таємничих форм життя, які процвітали на Землі приблизно 1,6 мільярда років тому і, можливо, були найдавнішими відомими предками роду, який зрештою створив рослини й тварин, включаючи людей. Нове дослідження залишків цих форм життя може переписати еволюційну історію.

Деталы

Революційне виявлення мікроскопічних істот під назвою "біота протостеролів" у стародавніх австралійських породах заповнює велику прогалину в нашому розумінні ранньої еволюції еукаріотів – сімейства, яке включає всі форми життя з клітинами з ядром. Ці організми процвітали у водних середовищах існування на всій планеті приблизно за мільярд років до появи тварин і рослин, але до цього часу їм вдавалося залишатися прихованими в літописі скам’янілостей. Геобіолог з Центру наук про морське середовище Бременського університету Бенджамін Неттерсхайм зазначив:

Наші висновки показують, що більшість видів життя, які коли-небудь існували, зараз вимерли, і тому їх часто не помічають, тоді як ці організми, можливо, зіграли важливу роль в еволюції складного життя та, можливо, формували екосистеми протягом більшої частини історії Землі.

Протягом десятиліть вчені працювали над тим, щоб виявити коріння нашої еукаріотичної лінії в "середньому віці" Землі, періоді, який почався приблизно 1,7 мільярда років тому і тривав мільярд років. Простота організмів у цей час у поєднанні з дефіцитом гірських порід такого давнього походження створили величезну проблему для відновлення минулих екосистем, які призвели до виникнення всього складного життя на Землі.

Ранні еукаріоти виробляли стероли, різновид стероїдної сполуки, яку знайшли у скам’янілостях, але ці біомаркери, схоже, зникли з літопису скам'янілостей приблизно 800 мільйонів років тому. Конрад Блох, біохімік, лауреат Нобелівської премії, передбачив у 1990-х роках, що найдавніші еукаріоти могли виробляти первинні версії цих стеролів, хоча він сумнівався, що їх можна коли-небудь ідентифікувати в стародавніх породах.

Тепер Неттерсхайм і його колеги підтвердили підозри Блоха, знайшовши протостероли в породах австралійської формації Барні-Крік, вік яких перевищує 1,6 мільярда років.

Відповідно до дослідження, ці молекули представляють "ранні стадії еволюції еукаріотів, які ще не мали повного шляху біосинтезу стеролів", що робить їх "свідками втраченого світу стародавніх стовбурових еукаріотів, які були широко поширені та, можливо, у великій кількості в середньому віці Землі". Неттерсхайм зазначає:

Однією з найбільших загадок у геобіології була відсутність викопних стеролів у всіх породах старше 800 мільйонів років. Конрад Блох висунув гіпотезу про те, що на початку еволюційної історії короткочасні проміжні продукти біосинтезу стеролів могли бути повністю функціональними кінцевими продуктами, тому ми поставили собі питання, чи можуть такі первинні стероли зберігатися в цих старих шарах. Хоча ми знали гіпотезу Блоха і мали добре збережені зразки гірських порід із геологічних періодів, де сучасні проміжні сполуки могли бути кінцевими продуктами біосинтезу, все одно було дуже несподівано виявити, наскільки широко поширені та рясні ці сполуки в цих стародавніх породах. Було надзвичайно цікаво усвідомлювати, що ці стародавні камені все-таки містять стероїди. Усвідомлення того, що породи віком 1,64 мільярда років містять викопні протостероїди, стало для нас справжнім моментом еврики.

Виявлення первинних стероїдів розкриває існування ранніх мікроскопічних еукаріотів, які, можливо, домінували в багатьох водних екосистемах протягом середнього віку Землі, потенційно ставши першими хижаками на Землі. Ці організми, ймовірно, належали до "стовбурової групи" еукаріотів – термін, який відноситься до всіх вимерлих родичів "кронової групи", яка включає останнього спільного предка родини та всіх його живих родичів.

Іншими словами, протостеролова біота може бути прямими предками сучасних еукаріотів, включаючи людей, або вони, можливо, були близькоспорідненими суперниками наших мікробних предків у глибокому минулому. Неттерсхайм пояснює:

Вони, ймовірно, були прямими або непрямими предками (скоріше двоюрідними братами) нині живих еукаріотів і, ймовірно, конкурентами сучасних груп еукаріотів (кронових груп). Оскільки вони, ймовірно, еволюціонували раніше і, швидше за все, вже зайняли більшість екологічних ніш, вони можуть бути відповідальними за пізню експансію сучасних еукаріотів. Можливо, знадобилися додаткові еволюційні інновації або зміна умов навколишнього середовища (наприклад, підвищення концентрації кисню), щоб зрештою дозволити сучасним еукаріотам випередити своїх первісних родичів у більшості середовищ.

Враховуючи, що еукаріоти з протостеролом відомі лише з їхніх хімічних побічних продуктів, важко здогадуватися про те, як вони виглядали або як вони поширювалися на нашій планеті. Цілком можливо, що ці первісні предки краще підходили до середовищ із меншими потребами в кисні та енергії, що давало їм перевагу під час середнього віку Землі, коли дезоксигеновані середовища існування були більш поширеними. Однак, як зазначив Неттерсхайм, протостеролова біота, можливо, втратила цю перевагу близько 800 мільйонів років тому, коли піднявся рівень кисню, що сприяло появі еукаріотів кронової групи, які зберігаються донині.

Нове дослідження висвітлило цей стародавній загублений світ, розширивши часову шкалу стероїдів у скам’янілому літописі на сотні мільйонів років. Результати не тільки виправдовують прогнози Конрада Блоха, який помер у 2000 році, вони також намічають новий шлях, щоб слідувати за нитками нашої еукаріотичної лінії в глибоке минуле.

Неттерсхайм сказав, що його команда планує використовувати передові наукові інструменти, щоб "збільшити масштаб життя колиски еукаріотів у безпрецедентній роздільній здатності, щоб ще більше покращити наше розуміння наших ранніх предків та їхньої спільної еволюції зі зміною умов навколишнього середовища в майбутньому". Вчений підсумував:

Блох був скептично налаштований щодо того, що ці молекули можуть зберегтися в стародавніх кам'яних записах. Нам би хотілося сказати йому, що ми їх знайшли.

Раніше вчені вперше в історії знайшли докази того, що самки крокодилів здатні до "непорочного зачаття", тобто вони можуть відкладати яйця без спаровування, використовуючи дивну стратегію розмноження, яка називається партеногенезом.