Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойНаукаДревняя жизнь на Земле: эукариоты возрастом 1,64 миллиарда лет разрушают научные предположения

Древняя жизнь на Земле: эукариоты возрастом 1,64 миллиарда лет разрушают научные предположения

- Advertisement -

Новаторское исследование Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Университета Макгилла показало, что эукариотические организмы, включая растения, животных и грибы, уже были разнообразными и сложными 1,64 миллиарда лет назад, что бросает вызов предыдущим предположениям об их эволюции. Это исследование, основанное на недавно обнаруженных микроископаемых, показывает, что диверсификация эукариот произошла гораздо раньше и в более широком диапазоне условий окружающей среды, чем считалось ранее, что дает новое понимание происхождения и развития сложной жизни на Земле. Мягкий летний вечер палеопротерозоя, каким его представлял DALL-E. Фото: DALL-E, подсказка Харрисона Тасоффа

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Университета Макгилла обнаружили, что 1,64 миллиарда лет назад эукариотические организмы уже развились в широкий спектр форм.

Солнце только что село над тихой илистой равниной на Северной территории Австралии; оно застынет снова через 19 часов. Молодая луна вырисовывается над пустынным ландшафтом. Ни одно животное не суетится в тусклом свете. Листья не шуршат на ветру. На обнаженной скале нет лишайников. Единственный намек на жизнь — какая-то нечисть в нескольких лужах и прудах. И среди него обитает разнообразное микробное сообщество наших древних предков.

В новом отчете об прекрасно сохранившихся микроокаменелостях исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Университета Макгилла обнаружили, что эукариотические организмы уже развились в разнообразные формы еще 1,64 миллиарда лет назад. Статья, опубликованная в журнале Статьи по палеонтологии, рассказывает о совокупности окаменелостей эукариот из ранней эпохи эволюционной истории группы. Авторы описывают четыре новых таксона, а также свидетельствуют о нескольких продвинутых характеристиках, уже присутствующих у этих ранних эукариот.

«Это одни из старейших эукариот, которые когда-либо были обнаружены», — объяснила ведущий автор Ли Энн Ридман, помощник исследователя Департамента наук о Земле UCSB. «Тем не менее, даже в этих первых записях мы видим большое разнообразие».

Эукарии образуют одну из основных областей жизни, охватывающую клады растений, животных и грибов, а также все другие группы, клетки которых имеют мембраносвязанное ядро, например протисты и морские водоросли. Многие ученые считали, что все ранние эукариоты были довольно похожи в позднем палеопротерозое, и что диверсификация произошла около 800 миллионов лет назад. Но Ридман и ее соавторы обнаружили в горных породах окаменелости удивительно разнообразных и сложных персонажей, возраст которых почти вдвое старше.

Полевые работы и результаты

Из предыдущих исследований ученые знали, что эукариоты к этому времени эволюционировали, но их разнообразие в ту эпоху было плохо изучено. Итак, в конце 2019 года Ридман отправилась в Аутбек. За одну неделю она собрала около 430 образцов из восьми кернов, пробуренных геологоразведочной компанией; сейчас они проживают в библиотеке Геологической службы Северной территории. Два керна, использованные в этом исследовании, охватывают стратиграфию примерно 500 метров, или 133 миллиона лет, со значительными отложениями в течение примерно 15 миллионов лет.

Ридман вернулся в Соединенные Штаты со сланцами и аргиллитами: остатками древней прибрежной экосистемы, которая чередовалась между мелкими сублиторальными илистыми отмелями и прибрежными лагунами. Погружение во фтористоводородную кислоту кислота растворила основную породу, концентрируя драгоценные микроокаменелости, которые она затем проанализировала под микроскопом.

«Мы надеялись найти разновидность с интересными и разными характеристиками клеточных стенок», — сказал Ридман. Она надеялась, что эти особенности смогут пролить свет на то, что происходило внутри клеток в этот период времени. Однако для того, чтобы прийти к каким-либо выводам о внутренней структуре клеток, потребуется немало исследований, поскольку окаменелости сохранили только внешнюю часть клеток.

Исследователи были удивлены разнообразием и сложностью, сохранившимися в этих окаменелостях. Ими зарегистрировано 26 таксонов, в том числе 10 ранее неописанных видов. Команда нашла косвенные доказательства существования цитоскелета, а также пластинчатых структур, которые предполагают наличие внутренних пузырьков, в которых формировались пластинки — возможно, предков тел Гольджи, присутствующих в современных эукариотических клетках. У других микробов клеточные стенки состояли из связанных волокон, что также указывает на наличие сложного цитоскелета.

Авторы также обнаружили клетки с крошечным люком, что свидетельствует об определенной сложности. Некоторые микробы могут образовывать кисту, чтобы переждать неблагоприятные условия окружающей среды. Чтобы выбраться наружу, им нужно иметь возможность протравить отверстие в своей защитной оболочке. Изготовление этой двери – особый процесс. «Если вы собираетесь производить фермент, который растворяет клеточную стенку, вам нужно быть очень осторожным с тем, как вы используете этот фермент», — сказал Ридман. «Итак, в одной из самых ранних записей об эукариотах мы наблюдаем довольно впечатляющие уровни сложности».

Многие ученые в этой области считали, что эта способность появилась позже, и доказательства ее существования в этом собрании еще раз подчеркивают, насколько разнообразными и продвинутыми были эукариоты даже на этом раннем этапе. «Всегда предполагалось, что это примерно в то время, когда появились эукариоты. А теперь мы думаем, что люди просто не исследовали более древние породы», — сказала соавтор Сюзанна Портер, профессор наук о Земле в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре.

Последствия исследования

Эта статья является частью более крупного проекта по изучению ранней эволюции эукариот. Ридман и Портер хотят знать, в какой среде развивались ранние эукариоты, почему они там оказались, когда мигрировали в другие места и какие адаптации им потребовались, чтобы заполнить эти новые ниши.

Большая часть этих усилий связана с пониманием того, когда впервые возникли различные характеристики эукариот. Например, авторам весьма интересно узнать, были ли эти организмы адаптированы к кислородной или бескислородной среде. Первое предполагает, что у них был аэробный метаболизм и, возможно, митохондрии. Все современные эукариоты произошли от предков, у которых были митохондрии. Это говорит о том, что эукариоты приобрели эту органеллу очень рано и что это дало ей значительное преимущество.

Ридман и Портер в настоящее время работают над новым описанием разнообразия эукариот во времени. Они также собрали еще более старые образцы из Западной Австралии и Миннесоты. Тем временем их коллеги-геохимики из Макгилла возглавляют исследование уровня кислорода и предпочтительных мест обитания эукариот — аспектов, которые могут пролить свет на их эволюцию.

«Эти результаты — указание отправиться на поиски более древнего материала, более старых эукариот, потому что это явно не начало появления эукариот на Земле», — сказал Ридман.

Ссылка: «Ранние эукариотические микрофоссилии позднепалеопротерозойской группы Лимбунья, бассейн Бирриндуду, северная Австралия» Ли Энн Ридман, Сюзанна М. Портер, Максвелл А. Лехте, Анджело душ Сантос и Гален П. Халверсон, 25 декабря 2023 г., Статьи по палеонтологии.
DOI: 10.1002/spp2.1538

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме