Блог

Oct 20, 2023

«Затерянный мир» ранних микробов процветал миллиард лет назад

Вы также можете найти этого автора в PubMed.

Вы также можете найти этого автора в PubMed Google Scholar.

У вас есть полный доступ к этой статье через ваше учреждение.

Океаны кишели эукариотическими микроорганизмами (на фото современные эукариотические клетки; искусственно окрашены) более миллиарда лет назад. Автор фото: Деннис Канкель Микроскопия/Библиотека научных фотографий

Скалы на сотни метров под австралийской глубинкой дали ключ к разгадке затерянного мира примитивных микробов, которые когда-то населяли мировые океаны и, возможно, в конечном итоге дали начало современным растениям и животным.

Анализ жироподобных молекул, выделенных из камней, позволяет предположить, что они были созданы ранее не обнаруженной древней популяцией организмов, называемых эукариотами, группой живых существ, чьи клетки обычно содержат ядро ​​и другие внутренние отсеки. Возраст молекул составляет 1,6 миллиарда лет, и это намекает на то, что эукариоты были многочисленны и широко распространены гораздо раньше, чем предполагали более ранние биохимические данные.

«Предыдущая история заключалась в том, что эукариоты были чрезвычайно редки до 800 миллионов лет назад», — говорит Фиби Коэн, палеобиолог из колледжа Уильямс в Уильямстауне, штат Массачусетс, которая не участвовала в исследовании. «Палеонтологи действительно возмутились этим, потому что это не то, что мы видели в летописи окаменелостей». Результаты, по ее словам, помогают устранить разрыв между двумя типами доказательств.

Новые результаты были опубликованы 7 июня в журнале Nature1.

Большинство современных эукариот полагаются на жироподобные соединения, называемые стеролами, такие как холестерин, для построения клеточных мембран и выполнения других клеточных функций. Поскольку стерины встречаются во всем генеалогическом 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.

Как началась жизнь? Появляется один ключевой ингредиент

Но если заглянуть в прошлое, то есть на 800 миллионов лет назад, стериновый след иссякнет. Исследователям не удалось найти следы этих соединений в породах старше этого возраста, несмотря на существование окаменелостей красной и зеленой водоросли (обе эукариотов) возрастом около одного миллиарда лет.

Это отсутствие привело к предположению, что до 800 миллионов лет назад эукариоты не были достаточно многочисленны, чтобы оставлять заметный след стерола.

Другая возможность, однако, заключалась в том, что исследователи искали не те молекулы. Бенджамин Неттерсхайм, геобиолог из Бременского университета в Германии, Йохен Брокс, палеобиогеохимик из Австралийского национального университета в Канберре, и их коллеги решили сосредоточиться на короткоживущих молекулах, которые современные эукариоты производят при синтезе стеринов. Такие современные промежуточные продукты могли быть конечным продуктом первобытных эукариот.

Команда прочесала камни со всего мира и обнаружила широко распространенные следы этих «протостеринов» — свидетельство того, что эукариоты, которые их производили, были в изобилии в водной среде между 800 миллионами и 1,6 миллиардами лет назад.

Это противоречит предыдущему мнению, говорит Неттерсхайм. Одна из возможностей заключается в том, что эукариоты, производящие более современные стерины, получили селективное преимущество между одним миллиардом и 800 миллионами лет назад, в конечном итоге вытеснив своих коллег, производящих протостерол.

Работа может показать, почему ученые не смогли найти биохимические следы, подтверждающие летопись окаменелостей, говорит Лаура Кац, биолог, изучающая микробных эукариот в колледже Смита в Нортгемптоне, штат Массачусетс. «Мы просто искали не ту вещь».

Загадочные микробы, породившие сложную жизнь

Но Эндрю Роджер, изучающий сравнительную геномику и эволюцию эукариот в Университете Далхаузи в Галифаксе, Канада, отмечает, что окаменелые красные и зеленые водоросли, возраст которых составляет один миллиард лет, очень похожи на живые водоросли и, вероятно, производят современные стерины. Это предполагает, что современные стерины, а не только их предшественники, также должны присутствовать в камнях возрастом более 800 миллионов лет. «Это открытие вызывает столько же вопросов, сколько и ответов», — говорит он.