Связь с редакцией: [email protected]

Сложные экосистемы существовали на Земле уже 3,4 миллиарда лет назад

Микробная жизнь прочно обосновалась на Земле в палеоархейскую эру (3,6-3,2 миллиарда лет назад). На это указывают данные, которые ученые находят в морской и гидротермальной среде. Некоторые палеонтологи полагают, что в то время жизнь еще была слишком простой, не способной ни к каким сложным биологическим процессам. Другие, наоборот, считают, что уже тогда на нашей планете существовали сложные экосистемы микроорганизмов, использующие в качестве источника энергии свет и химические реакции. 

Детально оценить разнообразие таких экосистем не просто, поскольку «геологические архивы» нашей планеты сохраняются крайне редко из-за постоянной переработки земной коры. Чтобы хоть что-то узнать о древней жизни, исследователям зачастую приходится ее «реконструировать» по ископаемым следам, которые могут рассказать о морфологических и биохимических чертах ранних существ. 

Группа палеонтологов из Германии под руководством Мануэля Рейнхардта (Manuel Reinhardt) из Геттингенского университета попытались лучше разобраться в разнообразии первых экосистем микроорганизмов Земли. Для этого ученые исследовали кремнистые породы из формации Бак-Риф, входящей в состав Барбертонского зеленокаменного пояса в Южной Африке. Возраст пород составляет 3,42 миллиарда лет, и, считается, что они представляют собой законсервированные остатки мелководных морей, окружавших цепь вулканических островов. Результаты работы опубликованы в журнале Precambrian Research.

Слои породы содержат микроскопические капельки углеродсодержащего вещества, которые, как полагают специалисты, могут быть останками микроорганизмов, живших в этих морях. Рейнхардт и его группа подвергли это вещество целому ряду анализов, чтобы определить его химический состав, а затем на основе полученных данных сделать вывод о том, какой тип метаболизма был у этих существ. А именно, какой источник энергии для образования органических веществ они использовали: солнечный свет или химические реакции. 

Команда ученых сосредоточила внимание на углероде, который считают важнейшим компонентом любой органической молекулы. Природный углерод состоит из двух стабильных изотопов — углерода-12 и углерода-13 и одного радиоактивного изотопа углерода-14. Живые существа предпочитают углерод-12 несколько более тяжелому углероду-13 и охотнее поглощают первый из окружающей среды. Поэтому в биологической «живой» материи, как правило, больше углерода-12 и меньше углерода-13, чем в «неживой».

Однако не все существа одинаково хорошо усваивают углерод-12. Если выявить соотношение между двумя стабильными изотопами, можно узнать о метаболизме организма.

Большая часть древних биологических материалов, с которыми работают ученые, имеют изотопную подпись, указывающую на фотосинтез — химический процесс, при котором фотосинтезирующая клетка синтезирует органические вещества из неорганических с помощью энергии света. Это заставило многих исследователей предположить, что чуть более 3,4 миллиарда лет назад у поверхности моря обитало огромное количество фотосинтезирующих организмов.

Однако в исследуемом Рейнхардтом и его коллегами материале изотопная подпись не соответствовала фотосинтезу. То есть в образцах содержание углерода-12 было минимальным, что не указывало на фотосинтезирующие организмы. 

Данные, полученные с помощью рамановской спектроскопии и масс-спектрометрии, показали, что в те далекие времена процветали микробы, которые питались химическим веществом под названием ацетил коэнзим А. Речь о сложных микробных сообществах, в которые входили фотоавтотрофы, автотрофные сульфатредукторы и микробы, производящие метан или ацетат. 

Метанотрофы и ацетотрофы, вероятно, внесли значительный вклад в общую биомассу планеты, они, в какой-то степени ускорили круговорот углерода в природе. Эти уникальные биологические системы усложнили геохимический цикл углерода, который существовал уже 3,42 миллиарда лет назад. Метанотрофы и ацетотрофы используют метан и ацетат в качестве единственного источника энергии и углерода. Окисляя этот простейший углеводород, они производят углекислый газ — «пищу» для фотосинтезирующих растений.

«Невозможно точно сказать, организмы с каким именно типом метаболизма доминировали то время. Вероятно фотосинтезирующие бактерии жили у поверхности воды, а “химические” — в отложениях на морском дне. В любом случае, наше исследование показывает, что более 3,4 миллиарда лет назад экосистемы микроорганизмов были сложными и весьма разнообразными», — заключил Рейнхард.

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Подписывайтесь на нас в социальных сетях

Реклама
Последние статьи

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

Реклама

Другие статьи автора

Рекомендуем

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: