Новый метод анализа микрофоссилий раскрывает детали ранней клеточной и метаболической эволюции

Исследовательская группа под руководством Акидзуми Исиды из Университета Тохоку в сотрудничестве с экспертами из Токийского университета и Университета Коти разработала новаторский метод анализа микрофоссилий. Результаты опубликованы в Scientific Reports 20 сентября 2024 года.

Проблема и решение

Анализ микрофоссилий требует обнаружения следовых количеств критических элементов, таких как фосфор и молибден, что ранее было сложной задачей. Команда сфокусировалась на изучении микрофоссилий формации Ганфлинт возрастом 1,9 миллиарда лет, которые считаются «стандартом» в этой области.

Новый метод

Исследователи применили новый подход, зафиксировав микрофоссилии на специально покрытой стеклянной подложке (ITO-glass). Это стекло покрыто тонким слоем оксида индия-олова (ITO), который:

• Проводит ток, что подходит для электронной микроскопии и вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS).
• Остается прозрачным, позволяя проводить оптические наблюдения и изучать внутреннюю структуру.

Результаты анализа

Используя NanoSIMS (Высокопространственный разрешающий вторично-ионный масс-спектрометр) с разрешением менее одного микрона, ученые смогли:

1. Преодолеть помехи от элементов горных пород и материалов для крепления образцов.
2. Успешно идентифицировать крайне низкие уровни фосфора и молибдена.

Анализ показал:

• Фосфор, распределенный по контурам микрофоссилий, указывает на наличие у этих древних микроорганизмов фосфолипидных клеточных мембран, аналогичных современным.
• Молибден внутри тел микрофоссилий свидетельствует о возможном существовании метаболических ферментов, фиксирующих азот, что согласуется с предыдущими идентификациями этих микрофоссилий как цианобактерий.

Значение и перспективы метода

Представленный инновационный протокол уникален своей способностью обеспечивать согласованные наблюдения и анализы на одном и том же образце. Метод:

• Дает значительный прогресс в понимании эволюции жизни на Земле, предоставляя прямые доказательства клеточных мембран и метаболических процессов у древних микроорганизмов.
• Применим не только к микрофоссилиям, но и к геологическим образцам ранней Земли с минимальным содержанием органического материала, открывая пути для анализа более древних периодов.
• Позволяет анализировать другие следовые элементы, такие как медь, никель и кобальт, которые могут раскрывать метаболические паттерны.

Ожидается, что эти находки установят новые стандарты в исследованиях ранней эволюции жизни и в конечном итоге помогут ответить на фундаментальные вопросы о том, когда, где и как возникла и развивалась жизнь на Земле.