Ученые исследовали ископаемые микроорганизмы, жившие в Докембрии

Фото: Dorothy Oehler образец предоставлен Maud Walsh (Louisiana State University)

Ученые представили вниманию мирового сообщества новые результаты исследований залежей осадочных пород, являющих собой фрагменты доисторической океанической коры. В изученных образцах было обнаружено останки древних микроорганизмов с уникальными для своего времени характеристиками, выделяющими этих существ из других докембрийских форм жизни.

В июле 2017 года в журнале Докембрийские исследования (Precambrian Research) появилась заметка о том, что международная группа палеонтологов исследовала крупные микрофоссилии, найденные в формации Кромберг в кратоне Каапвааль (Kaapvaal Craton) в Восточной части Южной Африки. Согласно сообщению, изученные окаменелости являются одними из самых сложных древних микроорганизмов из когда-либо открытых учеными. Возможно, они имеют родство с другими сложными микрофоссилиями Докембрийской эры, найденными в кратоне Пилбара (Pilbara Craton) в Западной Австралии. В случае достаточного количества доказательств в пользу этого родства исследователи древнего мира смогут утверждать, что Австралия и Южная Африка действительно являли собой единый континент несколько миллиардов лет назад.

Над проектом работала интернациональная команда, состоящая из представителей США, Австралии и Японии, а важность исследования негласно подтверждается размером его финансовой сметы. Ученым были предоставлены материальные гарантии за счет программы астробиологии НАСА, Национального научного фонда и Общества содействия науке Японии, а также американских организаций: Института планетарных наук, входящего в Совет по исследованиям штата Луизианы, и Космического консорциума Луизианы.

Как говорит Дороти Олер, старший научный сотрудник Института планетарных наук, расположенного в городе Тусон штата Аризоны, целью всей работы было определить, действительно ли найденные в Южной Африке ископаемые образцы имеют родство с ранее обнаруженными австралийскими экземплярами. Это могло бы дать ученым дополнительное представление об эволюционной истории Земли и еще более увеличило бы значимость этих необычных форм жизни для науки.

Образцы для исследований предоставил профессор Уолш из Университета Луизианы. Мауд Уолш много лет работает в области естествознания, изучает растения и почвы. Изучая состав формации Кромберг, ученый обнаружил останки линзовидных микроорганизмов, по его мнению, потенциально очень интересных для науки. Как оказалось позже, Уолш не ошибся: данные окаменелости были обнаружены впервые, и для интерпретации морфологии и способа жизни обнаруженных ископаемых требовалось объединение усилий ученых из разных институтов. Уолш отправил несколько образцов найденных микрофоссилий в Аризону, где палеонтологи продолжили совместные исследования.

Находка Уолша являла собой крупные твердые останки клеток доисторических организмов, имеющих форму линз. Их возраст, по мнению исследователей, составляет около 3.4 миллиардов лет. Образцы были обнаружены в формации Кромберг, а именно, в Онвервахт-Группе Барбертонских гор в Африке, известной как фрагмент океанической коры. Как было установлено, формация Кромберг состоит из архейских микрофоссилий органического происхождения и представляет одну из старейших усыпальниц морфологически сохранившихся организмов на Земле. Все найденные Уолшем окаменелости находились в осадочных кремниевых породах, как известно, являющих собой останки древнего мелководья.

Ученые проанализировали ископаемые останки с точки зрения соотношения между изотопами углерода 12 и 13. Эти изотопы есть во всей земной материи, но определенное их соотношение указывает на органическое происхождение вещества. Для анализа они воспользовались масс-спектроскопией вторичных ионов - методом, при котором вторичные ионы выбиваются с поверхности вещества за счет действия первичного ионного пучка, а далее производится их идентификация.

По словам Кристофера Хауза, профессора геофизики и директора Государственного астрономического научного центра штата Пенсильвании, также принимавшего участие в проекте, они с коллегами очень удивились, когда получили результаты масс-спектроскопии. Оказалось, что исследуемые образцы имеют биологическое происхождение, а также, очень вероятно, что найденные в Австралии и в Южной Африке окаменелости связаны генетически.

Помимо изотопного анализа, ученые сопоставили морфологические особенности южноафриканских и австралийских экземпляров, а также сравнили типы и геологию пород, в которых они были обнаружены. По словам Кристофера Хауза, многие ученые и ранее считали, что кратоны Каапвааль и Пилбара, сейчас находящиеся в Африке и Австралии соответственно, когда-то были составляющими единого континента, Ваальбары. Но никто не знал, действительно ли это было так. Теперь мнение сторонников такой точки зрения научно подтверждено.

Ученые заявляют, что сочетание особенностей морфологии ископаемых, а также результаты изотопного анализа указывают на то, что эти линзовидные существа являли собой микробы, в жизненных циклах которых присутствовала стадия планктона.

Микрофоссилии, кроме своего древнейшего возраста (а именно, они вели свою жизнедеятельность всего через миллиард лет после создания Земли), удивительны еще и тем, что их размер огромен для живых существ того времени. Микроскопические исследования позволили установить, что эти организмы достигали в длину около 40 микрон. Ископаемые являли собой сложные организмы, в жизненном цикле которых присутствовала планктоноподобная стадия развития. Более того, ученым удалось установить, что эти организмы были автотрофны, то есть, могли преобразовывать неорганические элементы в органические соединения.

Интересно, что такие известные доисторические существа, как трилобиты, существовали еще 200 миллионов лет назад, а впервые появились на планете 500 миллионов лет назад. Линзовидные же археи появились более чем на три миллиарда лет раньше, и были распространены по всему земному шару от Австралии до Южной Африки 400 миллионов лет. Они превышали по размеру и превосходили по степени развития все остальные организмы, существовавшие тогда на планете, были многочисленными и широко распространенными.

Эти организмы были чрезвычайно устойчивы к тогдашним условиям среды. По мнению ученых, их преимуществами были прочная мембрана и планктоноподобный образ жизни. Они свободно плавали в поверхностных водах океана, поэтому смогли выжить в условиях повышенного облучения ультрафиолетом, в которых находилась наша планета, а также не пострадали от ударов космических тел, от которых страдала Земля первое время своего существования.

По словам Хауза, исследованные ископаемые, кроме австралийских экземпляров, не имеют родства ни с какими из других известных земных организмов. По-видимому, они являли собой мертвую ветвь эволюции, своеобразный неудачный адаптационный эксперимент, который совершила природа. Потомки этих организмов не смогли выжить.

Кроме названных ученых, над проектом также работали Кеничиро Сугитани, профессор Высшей школы экологических исследований Университета Нагои в Японии и Австралийского центра астробиологии, а также Мин-Чанг Лю, специалист из Отдела Земли, Планетарных и Космических наук в Калифонийском университете.

Поделиться с друзьями: