В пошуках першого складного життя на Землі

Дослідження виникнення життя на нашій планеті, хоч і не таке захопливе, як пошуки ознак життя на Марсі чи на крижаних місяцях Європи та Енцелада, залишається важливим аспектом астробіології. Вивчення перших еукаріотів на Землі є не менш значущим, адже протягом 90% історії нашої планети життя було мікробним.

За словами Россa Андерсона, палеонтолога з Оксфордського університету, життя виникло на Землі понад три з половиною мільярди років тому. Приблизно 2,3 мільярди років тому з'явилися ціанобактерії та киснева фотосинтезу, а еукаріоти виникли приблизно 1,7 мільярда років тому.

Після цього, приблизно мільярд років тому, з'явилися водорості, а тваринний світ з'явився приблизно 570 мільйонів років тому, можливо, навіть раніше. Щоб знайти загального предка рослин і тварин, потрібно повернутися до часу близько 1,6 мільярда років тому.

Таким чином, так звані "коронні еукаріоти", найдавніші еукаріоти на Землі, вважаються ключовими для розвитку складного життя на нашій планеті. Андерсон однозначно вважає еукаріоти першими формами складного життя на Землі.

Що таке еукаріоти?

Еукаріоти мають клітинне ядро, в якому міститься ДНК, а також органели — субклітинні структури, такі як мітохондрії, що дозволяють їм вести енергетично витратний спосіб життя.

Саме еукаріоти розвинули складну багатоклітинність та макроскопічні форми; всі тварини, рослини та гриби, які ми бачимо навколо, є еукаріотичними, зазначає Андерсон.

Ніхто з організмів, старших за 500 мільйонів років, не мав оболонок та скелетів, оскільки вони ще не еволюціонували. Тому палеонтологи змушені покладатися на досить незвичайні екологічні умови, де можуть зберігатися клітинні залишки та м'які тканини. Як наслідок, дослідники дуже мало знають про те, як життя еволюціонувало протягом періоду, що займає 90% історії Землі.

Що стосується Андерсона?

"Мене цікавить, як ми перейшли від планети, на якій були лише бактерії, до планети з складними багатоклітинними організмами", — говорить Андерсон. "Такі багатоклітинні скам'янілості важко знайти, тому я багато працюю над хімією порід, щоб з'ясувати, в яких умовах вони зберігаються".

Одна з проблем полягає в тому, що еукаріотичні мікроскам'янілості підлягають мільярдам років деградації.

Проте ми знаємо, що перехід від одноклітинних до багатоклітинних організмів відбувався кілька разів на різних частинах Землі, зазначає Андерсон. "Нас цікавить, як тварини стали такими різноманітними сьогодні".

Більшість їхньої різноманітності сформувалася в період переходу від едіакарської до кембрійської епохи, яка відбулася близько 540 мільйонів років тому і стала важливим етапом еволюції між м'якотілими біотами та кембрійським вибухом життя з мобільністю, оболонками та скелетами.

Де шукати такі давні еукаріотичні мікроскам'янілості?

Андерсон та його колеги особливо зацікавлені в 100 квадратних кілометрах території, що колись була мілководним морем, приблизно на 80 градусів північної широти, у віддаленій групі островів біля Шпіцбергена, Норвегія.

Тільки минулого року в Австралії дослідники виявили деякі з найдавніших еукаріотичних мікроскам'янілостей, які коли-небудь знаходили, віком близько 1,75 мільярда років.

Оптимальним місцем для таких мікроскам'янілостей зазвичай є давні прибережні території, де еукаріоти мали доступ до багатих органікою та поживними речовинами середовищ, що дозволяло їм розвиватися в багатоклітинності та різноманітності.

Ідея полягає в тому, щоб відвідати місця, які є або незайманими, або ще не були досліджені в значній мірі. Сам Андерсон спеціалізується на пошуках у районах, де відбувалися масові відкладення глини, які могли допомогти зберегти ці давні еукаріоти.

Сьогодні досліджуються місця, які є пустельними або арктичними, де немає рослинності, так що породи оголені, говорить Андерсон.

Проте це зовсім не просто. Пошуки еукаріотичних мікроскам'янілостей є справжнім геркулесовим завданням, оскільки вони є дуже маленькими та складаються з незахищених м'яких тканин, що піддаються масивній деградації протягом мільярдів років.

Найбільшим викликом наразі є те, що ми маємо недостатньо вивчену скам'янілу історію, зазначає Андерсон.

Чи стали ми ближчими до відповіді на великі питання про те, як складне життя вперше виникло на Землі?

"Ми почали розуміти, які породи є правильними для пошуку ранніх скам'янілостей, і це починає давати нам дані, з якими ми можемо зафіксувати історію найдавнішого життя на Землі", — говорить Андерсон.

Підсумок

Багато з роботи, яку ми виконали з глинами, було мотивовано пошуками життя на інших планетах, зазначає Андерсон. "Ми краще зрозуміємо, як життя виникло тут, якщо сподіваємося зрозуміти ймовірність його виникнення десь ще", — додає він.