Кислородный ключ к эволюции: древние окаменелости переписывают историю эукариот

Международная группа исследователей под руководством ученых Геологической службы Северной территории Австралии (Northern Territory Geological Survey) изучила керны аргиллитов, хранящиеся на складе в Дарвине. В этих образцах, возраст которых достигает 1,75 миллиарда лет, были обнаружены древнейшие известные науке окаменелости эукариот — микроскопических организмов, живших в древнем море, покрывавшем север Австралии. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

В тропическом Дарвине, на складе Геологической службы Северной территории, десятилетиями пылились десятки лотков с цилиндрическими образцами горных пород. Эти керны были извлечены при разведке полезных ископаемых с глубины в сотни метров еще в прошлом веке. Горнодобывающие компании, бурившие скважины, не подозревали, что в плотных слоях аргиллита — осадочной породы из затвердевшего морского ила, скрыты следы величайшей тайны эволюции.

Лишь спустя десятилетия ученые обратили внимание на эти образцы. Растворив породу и изучив под микроскопом органические остатки, они извлекли более 12 тысяч микроскопических окаменелостей. Возраст самых древних из них достигает 1,75 миллиарда лет, что делает их древнейшими известными остатками эукариот на Земле.

Эукариоты это группа организмов, к которой относятся все животные, растения, грибы и водоросли. Их главное отличие от бактерий и архей в том, что клетки эукариот устроены сложнее: у них есть ядро и специализированные внутренние структуры, органеллы. Появление эукариот стало настоящей революцией, без которой не было бы ни многоклеточных, ни человека.

Но долгое время оставалось неясным, в каких условиях жили первые эукариоты. Ключевой вопрос касался кислорода. Сегодня почти все эукариоты нуждаются в нем для получения энергии, однако недавние находки организмов, выживающих без кислорода, и геологические данные о низком содержании O₂ в древних океанах породили сомнения: а была ли зависимость от кислорода изначальной?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи не только идентифицировали сами окаменелости, но и восстановили среду их обитания. Они изучили химический состав аргиллитов и определили, был ли в древней морской воде кислород.

Оказалось, что остатки эукариот встречались исключительно в тех образцах, которые сформировались в насыщенных кислородом условиях — от прибрежных илистых отмелей до открытого моря. В бескислородных слоях попадались лишь простые прокариотические формы.

Таким образом, самые древние известные эукариоты на Земле, жившие 1,7–1,4 миллиарда лет назад, уже зависели от кислорода. Это открытие подтверждает гипотезу о том, что именно доступность кислорода сыграла решающую роль на ранних этапах эволюции сложной клеточной жизни, и помогает лучше понять, в каких условиях произошел один из главных эволюционных скачков в истории нашей планеты.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях