Существенно отодвинуть в прошлое сроки выхода жизни на сушу предлагают палеонтологи американского университета штата Вашингтон. Пионерами наземных экосистем в их представлении были одноклеточные существа, образовывавшие обширные пленочные сообщества.
Пустынный пейзаж северо-западной Австралии. Фото: Roger Buick
Предположив, что ожидать находки окаменелостей от простейших, бактерий и вирусов пока не приходится, ученые решили поискать следы присутствия живых существ на суше методами химического анализа. В своей работе они использовали 52 образца древнейших горных пород, собранных в Южной Африке и северо-западной Австралии, датирующихся интервалом времени между 2,75 и 3,2 млрд лет назад.
Нестандартная метода дала блестящие результаты – химические соединения, обнаруженные в древних породах, однозначно указывали не просто на присутствие живых существ, но и на то, что они активно перерабатывали атмосферный азот. Соотношение изотопов этого химического элемента в докембрийских камнях оказалось полностью соответствующим результатам деятельности биологических молибденсодержащих ферментов, которые широко распространены у одноклеточных и в наше время. А вот для абиогенных химических реакций изотопная картина совершенно не годилась.
«Принято считать, что на первых порах древняя биосфера была очень хрупкой, и так продолжалось до появления механизмов фиксации азота, благодаря которым биосфера стала мощной, устойчивой и разнообразной, – рассказал соавтор исследования, профессор геологии Роджер Бьюик. – Наша работа показывает, что никакого азотного кризиса в ранней истории Земли не было, и следовательно, биосфера изначально могла быть довольно большой и разнообразной».
Даже самые старые образцы возрастом около 3,2 млрд лет показывают следы деятельности неизвестных организмов, вытягивающих азот из атмосферы. Между тем данные генетических реконструкций говорят о том, что специфические азотфиксирующие ферменты появились примерно 1,5-2,2 млрд лет назад.
«Представление о том, что этот действительно сложный процесс настолько стар, и до сих пор работает таким же образом, как и 3,2 млрд лет назад, я думаю, поразительно, – отметила ведущий автор исследования Ева Стукен. – По-видимому, эти действительно сложные ферменты сформировались очень рано, и возможно, им было не так трудно развиваться».
«Теперь у нас есть надежное доказательство, отодвигающее возникновение фиксации атмосферного азота на миллиард лет в прошлое», – констатировал Бьюик. Молибден, необходимый для выработки расщепляющих молекулы азота ферментов, сегодня довольно распространен, но его источник на ранней Земле пока остается загадкой.
Как полагают исследователи, первые обитатели суши – простейшие или бактерии – могли образовывать обширные и очень тонкие пленки толщиной буквально в одну клетку. Эти пленки, закрепившись на скалах, выделяли немного кислорода, который принимал участие в эрозии грунта и высвобождал из него водорастворимые соединения молибдена.
«Конечно, мы никогда не найдем каких-то прямых доказательств существования пленок толщиной в одну клетку, но у нас есть косвенные свидетельства того, что суша уже была заселена, а микробы могли выбраться из океана и жить в слизистых пленках на скалах даже 3,2 млрд лет назад», – резюмировал профессор Бьюик.
Статья Contributions to late Archaean sulphur cycling by life on land опубликована в журнале Nature
Doi: 10.1038/ngeo1585
