Изучение горных пород ЮАР выявило доказательства удивительного разнообразия микробов 3,4 миллиарда лет назад. Найденные следы указывают на существование сложных микробных сообществ в раннем архее, в период зарождения жизни на Земле.
Микроорганизмы — самая древняя форма жизни на нашей планете. Возникнув и утвердившись в палеоархейскую эру (3,2-3,6 миллиарда лет назад), следы их жизнедеятельности можно обнаружить по всему миру, как в морских, так и в гидротермальных средах. Однако детально оценить разнообразие ранних микробных экосистем для реконструкции древней жизни на Земле — задача весьма сложная.
Остаётся неизвестным время и место возникновения жизни, диверсификация ранних микробиальных сообществ и их состав.
Для восстановления картины прошлых экосистем используют морфологические и геохимические признаки: окаменелости и биосигнатуры – специфичные молекулы или изотопы. Точных выводов о древней жизни добиться можно лишь при анализе нескольких биоиндикаторов, так как безжизненные процессы могут создавать похожие на биологические сигнатуры следы.
Новая работа международной исследовательской группы уникальна и важна из-за анализа горных пород зеленокаменного пояса Барбертон (ЮАР) на разных масштабах. Ученые изучили породы возрастом 3,42 миллиарда лет и смогли понять процессы метаболизма микробов, участвующих в древнем углеродном цикле. опубликовано в журнале Precambrian Research.
Хорошо сохранившееся углеродистое вещество и связанные с ним минеральные фазы прошли тщательный анализ. В ходе исследования были обнаружены геохимические следы жизнедеятельности фотоавтотрофов, автотрофных сульфатредуцентов и микробов, производящих метан или ацетат. Эти открытия свидетельствуют о том, что в те времена экосистемы уже обладали сложными микробными сообществами с развитым углеродным циклом.
Идентификация углеродистых частиц в кристаллах первичного пирита и прямой микроанализ изотопов углерода и серы в них предоставили возможность однозначно определить присутствие микробов с различным метаболизмом в древних экосистемах. Невозможно точно установить, жили ли все эти организмы в одном месте одновременно. Вероятно, фотоавтотрофы обитали у поверхности воды, где больше всего их источника энергии — солнечного света. Остальные микроорганизмы, скорее всего, жили в отложениях на морском дне, вдали от производящих токсичный для них кислород фототрофов.
В прошлом само возникновение жизни на Земле три с половиной миллиарда лет назад выглядело гипотетически. Сегодня это общепринято, но новое исследование породило новые вопросы.
Если фотоавтотрофы, производящие кислород, были распространены три с половиной миллиарда лет назад, то возникли они значительно раньше. Почему же в атмосфере Земли еще как минимум миллиард лет почти не было кислорода? Почему его уровень достиг хотя бы половины современного лишь через два с половиной-три миллиарда лет после появления на планете сложных экосистем с фотосинтезирующими организмами?