Археи и бактерии из Австралии возрастом 3,5 млрд лет доказывают, что жизнь на Земле появилась раньше, чем предполагалось

в 9:10, , рубрики: вторичный ионный масс-спектрометр, жизнь на Земле, Научно-популярное, физика

Археи и бактерии из Австралии возрастом 3,5 млрд лет доказывают, что жизнь на Земле появилась раньше, чем предполагалось - 1Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Висконсинского университета в Мадисоне привели убедительные доказательства, что найденные в Западной Австралии окаменелости действительно имеют органическое происхождение. Учитывая возраст породы в 3,5 млрд лет это означает, что жизнь на Земле появилась раньше этого срока.

Формация Apex Chert в Западной Австралии — одни из самых древних и наилучшим образом сохранившихся отложений горных пород в мире. Образцы были собраны были найдены в 1982 году, микроископаемые впервые описаны в 1993 году, но в 2017 году группа американских учёных (Уильям Шопф, Анатолий Кудрявцев и др.) применила новую технику сложного химического анализа с помощью вторичного ионного масс-спектрометра и окончательно доказала, что микроскопические структуры в кремнезёме (на фотографии) имеют органическое происхождение. На данный момент эти ископаемые микроорганизмы — самые древние, которые удалось найти палеонтологам.

В исследовании описаны 11 микробных образцов пяти разных таксонов, а их морфологическое строение связано с химическими структурами, которые характерны для жизни. Некоторые из микроископаемых созданы вымершими бактериями, а также микроорганизмами из домена археи — это одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра или каких-либо мембранных органелл.

На фотографии — одно из микроископаемых возрастом 3,5 млрд лет, найденных в горной формации Западной Австралии. Масштаб на схеме: 10 мкм

Микроископаемые из Западной Австралии впервые описаны в научной статье в журнале Science в 1993 году. Авторы той работы — профессор палеобиологии Уильям Шопф и его группа. Сейчас профессор возглавляет Центр изучения эволюции и происхождения жизни при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.

В 1982 году во время группа Шопфа провела экспедицию в формацию Apex Chert в Западной Австралии и собрала образцы.

Археи и бактерии из Австралии возрастом 3,5 млрд лет доказывают, что жизнь на Земле появилась раньше, чем предполагалось - 2
Формация Apex Chert, где нашли ископаемые

Учёные затем внимательно изучили собранные фрагменты скаполитов. Они знали, что искать — и на нескольких камнях нашли микроскопические окаменелости необычной формы. В данном случае у них была цилиндрическая и нитевидная форма, которая намекала на органическое происхождение окаменелостей. Их называют микроископаемыми, потому что они не видны человеческому глазу. Изучить останки древней фауны можно под микроскопом. Свою первую работу профессор опубликовал в 1993 году, а дополнительные доказательства — в 2002 году. И первая, и вторая работа стали предметом споров в научном сообществе: некоторые критики говорили, что это просто минералы странной причудливой формы, которые выглядят словно остатки живых существ.

Археи и бактерии из Австралии возрастом 3,5 млрд лет доказывают, что жизнь на Земле появилась раньше, чем предполагалось - 3
Эпоксидное крепление с обломком камня возрастом 3,5 млрд лет из месторождения в Западной Австралии

Профессор продолжил работу. Потребовалось 10 лет, чтобы разработать технологию и процедуру для тщательного и точного анализа, разработки протоколов, настройки инструментов и подготовки образцов — камни нужно было аккуратно разрезать, чтобы проявить наружу микроскопические структуры, которые находились на разной глубине, не нарушив их структуру.

Окаменелости изучили при помощи вторичного ионного масс-спектрометра (ВИМС) под названием IMS 1280, разработанного в Висконсинском университете в Мадисоне. Этот инструмент способен разделить углерод ископемых на изотопы и измерить их отношения. Различные органические вещества — в скалах, микроорганизмах и животных — содержат характерные соотношения их устойчивых изотопов. С помощью ВИМС учёные разделили углерод-12 и углерод-13 и обнаружили, что различия в соотношениях изотопов коррелируют с формой окаменелостей. Это можно объяснить только биологической природой окаменелостей. Более того, информация о соотношении изотопов позволила определить установить виды живых организмов.

Как уже сказано, некоторые ископаемые принадлежат археям. Другие схожи с современными микроорганизмами. Исследование также содержит рассуждения учёных насчёт того, как эти существа могли выжить в свободной от кислорода атмосфере Земли того времени: бактерии-фототрофы питались солнечной энергией, археи производили метан, а гамма-протеобактерии потребляли метан.

Таким образом, результаты исследований устраняют последние сомнения, что окаменелости в камнях возрастом 3,5 млрд лет действительно оставлены живыми существами.

«Думаю, в этом споре можно поставить точку», — говорит Уильям Шопф.

Итак, согласно последним открытиям палеобиологов и геологов, мы знаем, что жидкие океаны на Земле существовали уже 4,3 млрд лет назад (через 250 млн лет после формирования Земли), а несколько таксонов микроорганизмов — 3,5 млрд лет назад. Причём всё указывает на то, что жизнь могла существовать и 4,3 млрд лет назад, но у учёных пока нет прямых доказательств этому.

Научная статья "SIMS analyses of the oldest known assemblage of microfossils document their taxon-correlated carbon isotope compositions" опубликована 18 декабря 2017 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (doi: 10.1073/pnas.1718063115, pdf, сопроводительные материалы).

Автор: Анатолий Ализар

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля