Мир ещё не знал кислорода: а жизнь уже строила свои первые сложные тела под иловой гладью

Новое исследование учёных из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Университета Макгилла показало, что уже 1,64 миллиарда лет назад жизнь на Земле была гораздо сложнее, чем считалось ранее. Окаменелости из Северной территории Австралии свидетельствуют: эукариоты — организмы с клетками, имеющими ядро, — существовали в широком разнообразии форм задолго до предполагаемого времени их расцвета.

Когда Земля только пробуждалась

Учёные описывают ту эпоху как время тишины и медленного дыхания планеты. Ландшафт древней Австралии был пустынным и безжизненным на первый взгляд, однако в слоях ила и осадков кипела микроскопическая жизнь — первые эукариоты, предки растений, животных и человека.

"Это одни из самых древних эукариот, которые когда-либо были обнаружены. Тем не менее даже в этих первых находках мы видим большое разнообразие", — сказала младший научный сотрудник Ли Энн Ридман.

Ранее считалось, что эукариоты начали активно диверсифицироваться лишь около 800 миллионов лет назад, однако новые данные показывают, что разнообразие форм существовало уже почти в два раза раньше.

Как проходили исследования

В 2019 году Ридман собрала около 430 образцов древних пород, пробуренных геологоразведчиками в Северной Австралии. Они охватывали более 500 метров стратиграфии, что соответствовало 133 миллионам лет геологической истории.

Образцы сланца и аргиллита растворяли с помощью плавиковой кислоты, чтобы освободить крошечные окаменелости клеток. Анализ под микроскопом выявил десятки уникальных форм, включая четыре новых таксона и десять ранее неизвестных видов.

"Мы надеялись найти вид с интересными и необычными характеристиками клеточных стенок", — сказала Ридман.

Учёные увидели признаки цитоскелета — структуры, поддерживающей форму клетки, а также следы внутренних пластинчатых структур, схожих с элементами аппарата Гольджи у современных организмов.

Что нашли в древних клетках

Окаменелости показали, что уже тогда существовали организмы со сложными клеточными стенками, способные образовывать цисты для выживания в неблагоприятных условиях.

"Если вы собираетесь вырабатывать фермент, растворяющий вашу клеточную стенку, вам нужно быть очень осторожными при его использовании", — говорит Ридман.

"Таким образом, в одном из самых ранних образцов эукариот мы видим довольно впечатляющий уровень сложности", — отметила она.

Это открытие опровергает прежнее мнение, что подобные адаптации появились значительно позже, и доказывает, что сложная клеточная организация возникла почти за миллиард лет до "взрыва жизни".

"Всегда считалось, что эукариоты появились примерно в это время. А теперь мы думаем, что люди просто не изучали более древние породы", — сказала профессор Сюзанна Портер.

Таблица сравнение: что изменилось в понимании эволюции

Как открытие меняет историю жизни

Исследователи теперь полагают, что процессы усложнения жизни начались намного раньше, чем предполагалось. Возможно, именно эукариоты стали двигателем дальнейшей эволюции, открыв путь многоклеточным организмам.

Работа Ридман и Портер — часть большого проекта, цель которого понять, в каких условиях происходила ранняя диверсификация эукариот, почему они появились в определённых экосистемах и как мигрировали в другие.

Научные последствия

Одним из главных вопросов остаётся: жили ли эти древние эукариоты в кислородной или бескислородной среде. Если они были аэробными, это значит, что митохондрии — клеточные "электростанции" — возникли ещё раньше, чем считалось.

Сегодня все известные эукариоты имеют митохондрии, что указывает: эта органелла появилась на раннем этапе, обеспечив энергию для сложных клеточных функций.

Учёные из Университета Макгилла параллельно анализируют геохимический состав пород, чтобы выяснить уровень кислорода в те времена и понять, как он влиял на развитие жизни.

Таблица плюсы и минусы открытия

Часто задаваемые вопросы

Что нового показали эти окаменелости?
Они доказали, что уже 1,64 миллиарда лет назад существовали сложные эукариоты с цитоскелетом и внутренними структурами.

Почему открытие важно для науки?
Оно меняет хронологию появления сложной жизни и показывает, что клеточная организация формировалась постепенно, а не внезапно.

Где нашли эти окаменелости?
В древних осадочных породах Северной территории Австралии, в слоях возрастом более полутора миллиардов лет.

Мифы и правда

• Миф: первые эукариоты были примитивными.
  Правда: они имели цитоскелет и клеточные стенки.

• Миф: жизнь усложнилась только в неопротерозое.
  Правда: это началось как минимум на 800 млн лет раньше.

• Миф: митохондрии появились позже.
  Правда: ранние эукариоты, вероятно, уже обладали ими.

Исторический контекст

• 1,64 млрд лет назад: эукариоты обитают в мелководных экосистемах.

• 800 млн лет назад: начинается "взрыв" разнообразия.

• XXI век: находки Ридман и Портер пересматривают всю хронологию ранней жизни.

Три факта

• Открыты четыре новых таксона древних эукариот.

• Найдены признаки сложных клеточных структур.

• Исследование опубликовано в журнале Papers in Paleontology.

Эти древние клетки напоминают, что жизнь на Земле зародилась раньше и развивалась быстрее, чем предполагали учёные. Каждая новая находка показывает: эволюция не была внезапным скачком, а представляла собой долгий путь от простого к невероятно сложному.