Где-то между сотворением Земли и тем, где мы находимся сегодня, ученые продемонстрировали, что некоторые ранние формы жизни прекрасно существовали без кислорода.
В то время как исследователи провозглашают первую половину жизни нашей планеты возрастом 4,5 миллиарда лет важным периодом для развития и эволюции ранних бактерий, доказательства существования этих форм жизни остаются скудными, включая то, как они выжили в то время, когда кислород уровни в атмосфере были менее одной тысячной процента от сегодняшнего.
Недавнее геологическое исследование, проведенное Университетом Цинциннати, представило новые доказательства существования бактерий, найденных в окаменелостях в двух разных местах в Северо-Капской провинции Южной Африки.
«Это самые старые ископаемые серобактерии, о которых сообщалось на сегодняшний день», - говорит Эндрю Чаджа, доцент кафедры геологии Калифорнийского университета. «И это открытие помогает нам раскрыть разнообразие жизни и экосистем, существовавших незадолго до Великого события окисления, времени крупной атмосферной эволюции».
Бактерии, окисляющие серу, которым 2,52 миллиарда лет, описаны Чаей как исключительно большие, сферические, гладкостенные микроскопические структуры, намного большие, чем большинство современных бактерий, но похожие на некоторые современные одноклеточные организмы. сегодня живут в глубоководных, богатых серой океанских условиях, где даже сейчас почти нет следов кислорода.
В своем исследовании, опубликованном в декабрьском номере журнала Геология Геологического общества Америки, Чайя и его коллеги Николас Бьюкес из Йоханнесбургского университета и Джеффри Остерхаут, недавно окончивший магистратуру геологического факультета Калифорнийского университета, обнаруживают образцы бактерий, которых было много в глубоководных районах океана в геологическое время, известное как неоархейский эон (2.от 8 до 2,5 миллиардов лет назад).
«Эти окаменелости представляют собой древнейшие из известных организмов, которые жили в очень темной глубоководной среде», - говорит Чая. «Эти бактерии существовали за два миллиарда лет до растений и деревьев, которые эволюционировали около 450 миллионов лет назад. Мы обнаружили эти микрофоссилии, сохранившиеся в слое твердой породы, богатой кремнеземом, называемой кремнем, расположенной в кратоне Каапвааль в Южной Африке».
Ученые предположили, что в атмосфере, содержащей намного меньше одного процента кислорода, существуют существа, живущие глубоко под водой в иле, которым не нужен солнечный свет или кислород, но Чаджа говорит, что у экспертов нет прямых доказательств. для них до сих пор.
Czaja утверждает, что находка таких древних пород встречается редко, поэтому понимание исследователями неоархейского эона основано на образцах из нескольких географических областей, таких как этот регион Южной Африки и еще один в Западной Австралии.
По словам Чаи, ученые на протяжении многих лет предполагали, что Южная Африка и Западная Австралия когда-то были частью древнего суперконтинента под названием Ваальбара, до того, как смещение и переворачивание тектонических плит разделили их во время серьезных изменений на поверхности Земли.
Основываясь на радиометрическом датировании и геохимическом изотопном анализе, Чая характеризует свои окаменелости как образовавшиеся на этом раннем суперконтиненте Ваальбара на древнем глубоководном дне, содержащем сульфат из континентальной породы. Согласно этой датировке, ископаемые бактерии Чайи также процветали незадолго до эры, когда другие мелководные бактерии начали производить все больше и больше кислорода в качестве побочного продукта фотосинтеза.
«Мы называем этот период Великим событием окисления, которое произошло 2,4-2,2 миллиарда лет назад», - говорит Чаджа.
Ранняя переработка
Окаменелости Чаи показывают неоархейские бактерии в изобилии, живущие глубоко в отложениях. Он утверждает, что эти ранние бактерии были заняты поглощением вулканического сероводорода - молекулы, которая, как известно, испускает запах тухлых яиц, - а затем выделением сульфата, газа, не имеющего запаха. Он говорит, что это тот же процесс, который происходит сегодня, когда современные бактерии перерабатывают разлагающееся органическое вещество в минералы и газы.
«Отходы жизнедеятельности одной [бактерии] служили пищей для другой», - добавляет Цая.
«Хотя я не могу утверждать, что эти ранние бактерии такие же, как у нас сегодня, мы предполагаем, что они, возможно, делали то же самое, что и некоторые из наших нынешних бактерий», - говорит Чая. «Эти ранние бактерии, вероятно, потребляли молекулы, растворенные в богатых серой минералах, попавших в наземные породы, подвергшиеся эрозии и вымытым в море, или из вулканических остатков на дне океана..
Продолжаются споры о том, когда возникли бактерии, окисляющие серу, и как это вписывается в эволюцию жизни на Земле, добавляет Чайя. «Но эти окаменелости говорят нам, что бактерии, окисляющие серу, существовали 2,52 миллиарда лет назад, и они делали что-то замечательное».