Жироподобные соединения в древних породах указывают на огромное количество ранее неизвестных микроорганизмов, которые когда-то доминировали в жизни на Земле.
Горные породы, залегающие на сотни метров под австралийским дном, дали ключ к разгадке затерянного мира примитивных микробов, которые когда-то населяли мировой океан и, возможно, в конечном итоге дали начало современным растениям и животным. Анализ жироподобных молекул, выделенных из пород, позволяет предположить, что они были произведены ранее не обнаруженной древней популяцией эукариот. Возраст молекул составляет 1,6 миллиарда лет, и они свидетельствуют о том, что эукариоты были многочисленны и широко распространены гораздо раньше, чем предполагалось ранее по биохимическим данным.
"Ранее считалось, что эукариоты были крайне редки еще 800 миллионов лет назад", - рассказывает Фиби Коэн, палеобиолог из колледжа Уильямс в Уильямстауне, штат Массачусетс, которая не принимала участия в исследовании. "Палеонтологи были очень обескуражены этим, потому что это не то, что мы видели в ископаемых". Полученные результаты, по ее словам, помогают преодолеть разрыв между этими двумя типами доказательств. Новые результаты были опубликованы на прошлой неделе в журнале Nature.
Большинство современных эукариот для построения клеточных мембран и выполнения других клеточных функций используют жироподобные соединения, называемые стеролами, например, холестерин. Поскольку стеролы встречаются в семейном древе эукариот, считается, что они присутствовали у последнего общего предка всех современных эукариот. По этой причине палеонтологи использовали эти соединения в качестве биомаркера присутствия эукариот в древних породах. Но если заглянуть в прошлое дальше, чем на 800 миллионов лет назад, то стероловый след исчезает. Исследователи не смогли найти следы этих соединений в породах старше этого возраста, несмотря на существование окаменелостей красных и зеленых водорослей - обе эукариоты - возрастом около миллиарда лет. Это отсутствие привело к предположению, что ранее 800 миллионов лет назад эукариоты не были достаточно многочисленны, чтобы оставить заметные следы стеролов.
Другая возможность, однако, заключается в том, что исследователи искали не те молекулы. Бенджамин Неттерсхайм, геобиолог из Бременского университета в Германии, вместе с Йохеном Броксом, палеобиогеохимиком из Австралийского национального университета, и их коллегами решили сосредоточиться на короткоживущих молекулах, которые современные эукариоты образуют в процессе синтеза стеролов. Такие современные промежуточные продукты могли быть конечным продуктом для первобытных эукариот. Группа исследовала горные породы со всего мира и обнаружила широко распространенные следы этих "протостеролов" - свидетельство того, что эукариоты, которые их производили, были многочисленны в водной среде в период от 800 миллионов до 1,6 миллиарда лет назад.
Это противоречит прежним представлениям, отмечает Неттерсхайм. Одна из возможностей заключается в том, что эукариоты, производящие более современные стеролы, получили селективное преимущество в период от 1 млрд до 800 млн лет назад, в итоге вытеснив своих протостероловых собратьев. Эта работа может показать, почему ученые не могли найти биохимические следы для подтверждения ископаемых, считает Лаура Кац, биолог, изучающая микробные эукариоты в колледже Смита в Нортгемптоне, штат Массачусетс. "Мы просто искали не то, что нужно".
Однако Эндрю Роджер, изучающий сравнительную геномику и эволюцию эукариот в Университете Далхаузи в Галифаксе, Канада, отмечает, что окаменелые красные и зеленые водоросли возрастом в один миллиард лет удивительно похожи на живые водоросли и, вероятно, производят современные стеролы. Это позволяет предположить, что современные стеролы, а не только их предшественники, должны присутствовать в породах, возраст которых превышает 800 миллионов лет. "Эта находка вызывает столько же вопросов, сколько и ответов", - говорит он.
И хотя есть основания предполагать, что протостеролы были произведены эукариотами, исследователи пока не могут исключить возможность того, что они были произведены древними бактериями, полагает Сюзанна Портер, палеонтолог, специализирующаяся на эволюции ранних эукариот в Калифорнийском университете. Но подход этой группы - использование гипотез об эволюции биосинтетических путей для руководства поиском древней жизни - может раскрыть больше информации о ранней жизни, добавляет она. "Это размышление о биомаркерах с эволюционной точки зрения", - говорит Портер. "И я думаю, что это необходимо".
Источник: Nature news, 7 June 2023