Стероиды, обнаруженные в породе возрастом 1,6 миллиарда лет, могут помочь учёным разгадать давнюю загадку эволюции одноклеточной жизни.
Эти соединения производятся эукариотическими организмами, которые характеризуются наличием клеток с ядрами и внутренними органеллами, связанными мембранами. Современные эукариоты включают растения, грибы и животных. Напротив, прокариоты — бактерии и археи — лишены этих особенностей. Основываясь на молекулярных данных, исследователи знают, что одноклеточные эукариоты впервые появились по крайней мере 2 миллиарда лет назад, но окаменелостей, свидетельствующих об их ранних днях, очень мало.
Особенно противоречиво то, что стероиды, которые эукариоты производят в составе своих мембран, не обнаруживаются в ископаемом состоянии до примерно 800 миллионов лет назад. Последний общий предок современных эукариот, включая сегодняшних людей, жил около 1,2 миллиарда лет назад и, должно быть, производил эти стероиды, что вызывает путаницу в отношении того, почему они не появлялись в древних породах.
Теперь же исследователи обнаружили, что они искали не то, что нужно. Вместо поиска современных стероидных соединений они обнаружили предшественников с более ранних стадий метаболизма микроорганизмов. Результаты своих исследований команда специалистов опубликовала в среду (7 июня) в журнале Nature.
«Это похоже на то, как если бы вы каждый день проходили мимо чего-то очевидного, но этого просто не замечали, — сказал Live Science первый автор исследования Джохен Брокс (Jochen Brocks), профессор Исследовательской школы наук о Земле Австралийского национального университета. — Но как только ты узнаешь, как это выглядит, ты вдруг начинаешь видеть это повсюду.»
Эукариотический мир
Как только исследователи выяснили, какие молекулы искать, они нашли их повсюду в осадочных породах возрастом от 1 до 1,6 миллиарда лет назад. По словам Брокса, это меняет представление о том, что исследователи думали об изначальной численности эукариот.
«Ранее мы считали, что эукариоты либо очень редки или ограничены маргинальными средами обитания, в которых мы не можем найти молекулярные ископаемые, — сказал он. — Теперь же кажется, что более первобытные формы могут быть довольно обычными даже в открытых морских средах.»
Первоначально эти соединения были обнаружены в породах, образовавшихся на дне древнего океана, которые в настоящее время обнажаются на Северной территории Австралии. Однако, когда исследователи расширили свою охоту на породы возрастом в миллиард лет по всему миру, они обнаружили следы стероидов в древних водных путях со всего мира, в том числе в Западной Африке, Скандинавии и Китае.
Возраст самых старых образцов составляет 1,64 миллиарда лет; учёным ещё предстоит найти более старые породы, которые достаточно хорошо сохранились для анализа. По словам Брокса, в отчётах также есть пробел между 1 миллиардом и 800 миллионами лет назад, поскольку до сих пор существует несколько морских пород того периода. Однако, по его словам, этот период находится как раз на пороге появления современных эукариот, поэтому эти пробелы важно заполнить.
Эволюционные инновации
Новое исследование является «значительным шагом» в заполнении недостающих данных о ранних эукариотах, сказала Лаура Кац (Laura Katz), биолог из Колледжа Смита, изучающая эволюцию эукариот, но не участвовавшая в новом исследовании.
«Эта статья помогает нам понять этих ранних эукариот и то, как могли выглядеть ранние эукариоты», — сказала Кац.
Эти организмы эволюционировали в совершенно иной среде, чем сегодняшняя, рассказал Live Science Эндрю Роджер (Andrew Roger), молекулярный биолог из Университета Далхаузи в Канаде, который не принимал участия в исследовании. По словам Роджера, атмосфера Земли не содержала значительного количества кислорода до 2,4 миллиарда лет назад и не достигала современного уровня кислорода до 650 миллионов лет назад.
По его словам, уровень кислорода в атмосфере мог сыграть роль в сроках эволюции эукариот, учитывая, что большинство эукариот используют кислород в своём метаболизме. Мало того, по словам Кац, вполне вероятно, что заселить новые, богатые кислородом среды позволили недавно возникшие стероиды.
