Первичные стероиды раскрывают давнюю тайну эволюции первых сложных форм жизни


Фото из открытых источников
Примитивные стероиды, обнаруженные в древних австралийских породах, могли быть созданы самыми ранними сложными клетками до того, как они превратились в животных, растения, грибы и водоросли. Молекулы, обнаруженные в австралийских породах возрастом 1,6 миллиарда лет, считаются остатками «затерянного мира» древних организмов, которые включали в себя самую раннюю сложную жизнь. Они 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 признаков. Основываясь на молекулярных данных, исследователи знают, что одноклеточные эукариоты впервые появились по крайней мере 2 миллиарда лет назад, но окаменелостей их первых дней очень мало. 
 
Особенно озадачивает то, что стероиды, которые эукариоты производят как часть своих мембран, не обнаруживаются в летописи окаменелостей примерно 800 миллионов лет назад. Последний общий предок современных эукариот, включая сегодняшних людей, жил около 1,2 миллиарда лет назад и, должно быть, произвел эти стероиды, что привело к путанице в отношении того, почему они не были обнаружены в древних горных породах. 
 
Теперь исследователи обнаружили, что искали не то. Вместо того, чтобы искать современные стероидные соединения, они обнаружили предшественники более ранних этапов метаболизма микробов. Команда опубликовала свои результаты в журнале Nature.
 
«Это похоже на то, как если бы вы каждый день проходили мимо чего-то очевидного, но не видели этого», — сказал первый автор исследования Джохен Брокс из Исследовательской школы наук о Земле в Австралийском национальном университете. «Но как только вы узнаете, как это выглядит, вы вдруг увидите это повсюду». 
 
Как только исследователи выяснили, какие молекулы искать, они нашли их повсюду в осадочных породах возрастом от 1 до 1,6 миллиарда лет назад. По словам Брокса, это меняет представление о том, что исследователи думали об изначальной численности эукариот.
 
«Ранее мы думали, что эукариоты либо очень малочисленны, либо ограничены маргинальными средами, где мы не можем найти молекулярные окаменелости», — сказал он. «Сейчас кажется, что более первобытные формы могут быть довольно многочисленны даже в открытой морской среде обитания».
 
Соединения первоначально были обнаружены в породах, образовавшихся на дне древнего океана, которые теперь обнажаются на суше в Северной территории Австралии. Однако, когда исследователи расширили свою охоту на камни возрастом в миллиард 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 старые породы, достаточно хорошо сохранившиеся для анализа. По словам Брокса, в отчетах также есть пробел между 1 миллиардом и 800 миллионами лет назад, потому что до сих пор существует несколько морских пород того периода. Однако этот период находится на пороге появления современных эукариот, сказал он, поэтому важно заполнить эти пробелы. 
 
Новое исследование является «значительным шагом» в восполнении недостающих данных о ранних эукариотах, отмечают ученые. Эти организмы развивались в совершенно другой среде, чем сегодняшняя. Атмосфера Земли не содержала значительных уровней кислорода до 2,4 миллиарда лет назад и не достигала современного уровня кислорода до 650 миллионов лет назад.
 
Уровень кислорода в атмосфере мог сыграть роль в сроках эволюции эукариот, учитывая, что большинство эукариот используют кислород в своем метаболизме. Возможно даже, что недавно возникшие стероиды позволили этим ранним эукариотам переселиться в новую, богатую кислородом среду.