Первобытные стероиды решают долго

Соединения, произошедшие 1,6 миллиарда лет назад, свидетельствуют о микробном переходе, который подготовил почву для большей части сегодняшней жизни на Земле.

Стероиды, обнаруженные в породе возрастом 1,6 миллиарда лет, могут помочь ученым разгадать давнюю загадку эволюции одноклеточной жизни.

Эти соединения производятся эукариотическими организмами, которые характеризуются наличием клеток с ядрами и внутренними органеллами, связанными мембранами. Современные эукариоты включают растения, грибы и животных. Напротив, прокариоты — бактерии и археи — лишены этих особенностей. Основываясь на молекулярных данных, исследователи знают, что одноклеточные эукариоты впервые появились по крайней мере 2 миллиарда лет назад, но ископаемых свидетельств их первых дней очень мало.

Особое недоумение вызывает тот факт, что стероиды, которые эукариоты производят в составе своих мембран, не обнаруживаются в летописи окаменелостей примерно 800 миллионов лет назад. Последний общий предок современных эукариот, включая современных людей, жил около 1,2 миллиарда лет назад и, должно быть, производил эти стероиды, что вызывает замешательство относительно того, почему они не обнаружены в древних камнях.

Теперь исследователи обнаружили, что искали не ту вещь. Вместо поиска современных стероидных соединений они обнаружили предшественники более ранних стадий метаболизма микробов. Команда опубликовала свои результаты в среду (7 июня) в журнале Nature.

«Это все равно, что каждый день проходить мимо чего-то очевидного, но не «видеть» этого», — рассказал Live Science первый автор исследования Йохен Брокс, профессор Исследовательской школы наук о Земле Австралийского национального университета. «Но как только вы узнаете, как это выглядит, вы внезапно увидите это повсюду».

Как только исследователи выяснили, какие молекулы искать, они обнаружили их во всех осадочных породах возрастом от 1 до 1,6 миллиарда лет назад. По словам Брокса, это меняет представление исследователей о первоначальной численности эукариот.

«Раньше мы думали, что эукариоты либо очень малочисленны, либо обитают в маргинальной среде, где мы не можем найти молекулярные окаменелости», — сказал он. «Теперь кажется, что более первичные формы могут быть весьма многочисленны даже в открытой морской среде обитания».

Соединения первоначально были обнаружены в породах, образовавшихся на дне древнего океана, которые теперь обнажены на суше Северной территории Австралии. Однако когда исследователи расширили свою охоту на камни возрастом в миллиарды лет по всему миру, они обнаружили следы стероидов в древних водных путях со всего мира, в том числе в Западной Африке, Скандинавии и Китае.

Возраст самых старых образцов составляет 1,64 миллиарда лет; ученым еще предстоит найти более древние породы, сохранившиеся достаточно хорошо для анализа. По словам Брокса, в записях, датированных периодом от 1 до 800 миллионов лет назад, также существует пробел, поскольку до сих пор существует мало морских пород того периода. Однако, по его словам, этот период находится на пороге появления современных эукариот, поэтому важно заполнить эти пробелы.

Новое исследование является «значительным шагом» вперед в восполнении недостающих данных о ранних эукариотах, сказала Лаура Кац, биолог из Смит-колледжа, которая изучает эволюцию эукариот, но не участвовала в новом исследовании.

— Возможно, обнаружено недостающее звено между простыми клетками и сложной жизнью

— Массивный микроб с щупальцами может быть прямым предком всей сложной жизни

—7 теорий происхождения жизни

«Эта статья помогает нам понять этих ранних эукариот и то, как могли выглядеть ранние эукариоты», — сказал Кац.

Эти организмы развивались в совершенно другой среде, чем сегодня, рассказал Live Science Эндрю Роджер, молекулярный биолог из Университета Далхаузи в Канаде, который не участвовал в исследовании. По словам Роджера, атмосфера Земли не содержала значительного уровня кислорода до 2,4 миллиарда лет назад и достигла современного уровня кислорода только 650 миллионов лет назад.

Уровни кислорода в атмосфере, возможно, сыграли роль в выборе времени эволюции эукариот, учитывая, что большинство эукариот используют кислород в своем метаболизме, сказал он. Возможно даже, что недавно появившиеся стероиды позволили этим ранним эукариотам переместиться в новую, богатую кислородом среду, сказал Кац.