Микробные формы жизни появились на Земле по крайней мере 3,75 миллиарда лет назад

В 2017 году палеонтологи обнаружили микроскопические нити и трубки возрастом от 3,75 до 4,28 миллиардов лет, которые, по-видимому, были созданы «любящими» железо бактериями, в породах супракрустального пояса Нуввуагиттук в Квебеке, Канада. Однако не все ученые согласились с тем, что эти структуры, датируемые примерно на 300 миллионов лет раньше, чем то, что обычно считается первым признаком древней жизни, имели биологическое происхождение.

Теперь, после тщательного дальнейшего анализа пород Нуввуагиттук, палеонтологи обнаружили гораздо более крупную и сложную структуру — ствол с параллельными ветвями на одной стороне длиной почти 1 см — а также сотни искаженных сфер или эллипсоидов рядом с трубками и нитями.

Хотя некоторые из этих структур предположительно могли быть созданы в результате случайных химических реакций, древовидный ствол с параллельными ветвями, скорее всего, был биологическим по происхождению, поскольку ни одна структура, созданная только с помощью химии, не была обнаружена. Новые результаты показывают, что на изначальной Земле могла существовать разнообразная микробная жизнь, потенциально всего через 300 миллионов лет после образования планеты.

«Используя множество различных доказательств, наше исследование убедительно свидетельствует о том, что ряд различных типов бактерий существовал на Земле между 3,75 и 4,28 миллиарда лет назад», — сказал автор исследования доктор Доминик Папино.

«Это означает, что жизнь могла начаться всего через 300 миллионов лет после образования Земли. С геологической точки зрения это быстро — около одного оборота Солнца вокруг центра Галактики Млечный Путь».

«Полученные результаты имеют значение для возможности внеземной жизни», — добавил он. «Если жизнь возникает относительно быстро при правильных условиях, это увеличивает вероятность того, что жизнь существует на других планетах».

Для исследования Доминик Папино и его коллеги изучили породы из супракрустального пояса Нуввуагиттук, которые они собрали в 2008 году.

Надкоровый пояс Нуввуагиттук, когда-то являвшийся частью морского дна, содержит одни из самых старых осадочных пород, известных на Земле, которые, как считается, образовались вблизи системы гидротермальных жерл.

Палеонтологи разрезали породу на секции толщиной с бумагу (100 микрон), чтобы внимательно рассмотреть крошечные структуры, похожие на ископаемые, которые состоят из гематита и заключены в кварц.

Эти куски породы, вырезанные алмазной пилой, были более чем в два раза толще, чем предыдущие срезы, которые исследователи вырезали, что позволило команде увидеть в них более крупные структуры гематита.

Они сравнили структуры и составы с более поздними окаменелостями, а также с окисляющими железо бактериями, которые сегодня обитают вблизи систем гидротермальных источников.

Ученые нашли современные эквиваленты извилистых нитей, параллельных ветвящихся структур и искаженных сфер, например, недалеко от подводного вулкана Лоихи недалеко от Гавайев, а также в других жерловых системах Северного Ледовитого и Индийского океанов.

Используя микро-КТ и методы ионного пучка, ученые подтвердили, что гематитовые нити были волнистыми и скрученными и содержали органический углерод, что характерно для современных микробов, питающихся железом.

В своем анализе они пришли к выводу, что структуры гематита не могли быть созданы в результате сжатия и нагревания породы (метаморфизма) в течение миллиардов лет, указав, что структуры, по-видимому, лучше сохранились в более мягком кварце (менее затронутом метаморфизмом), чем в более грубом кварце (который подвергся большему метаморфизму).

Авторы также изучили уровни редкоземельных элементов в насыщенной окаменелостями породе и обнаружили, что они были такими же, как и в других образцах древних пород.

Это подтвердило, что отложения морского дна были такими же старыми, как и окружающие вулканические породы, а не более молодыми инфильтратами, как предполагают некоторые.

«Наши беспрецедентные результаты способствуют поиску внеземной жизни, демонстрируя, что множественные биосигнатуры, в том числе микрофоссилии, дубиофоссилии, абиотические диагенетические микроструктуры, состав микроэлементов и минералы, связанные с ожидаемыми продуктами из диагенетически окисленной биомассы, могут дать хорошо обоснованную интерпретацию ранней биологической эволюции», — заявили ученые.

«Это открытие означает, что жизни требуется всего несколько сотен миллионов лет, чтобы развиться до организованного уровня на изначально пригодной для жизни планете».

«Поэтому мы приходим к выводу, что такие микробные экосистемы могли существовать на других поверхностях планет, где жидкая вода взаимодействовала с вулканическими породами, и что эти самые старые микрофоссилии (микроокаменелости) и дубиофоссилии из надкорового пояса Нуввуагиттук предполагают, что внеземная жизнь может быть более распространенной, чем считалось ранее».

Статья команды была опубликована в журнале Science Advances.