Разнообразные формы жизни могли возникнуть раньше, чем считалось

Новое исследование под руководством ученых из UCL предполагает, что разнообразная микробная жизнь существовала на Земле как минимум 3,75 миллиарда лет назад. Это бросает вызов традиционным представлениям о времени зарождения жизни.

Исследование, опубликованное в Science Advances, основано на анализе образца породы из Квебека (Канада), возраст которой оценивается в 3,75–4,28 миллиарда лет. Ранее в статье в Nature та же команда сообщала об обнаружении в этой породе микроскопических волокон, узелков и трубочек, предположительно созданных бактериями, но их биологическое происхождение оспаривалось.

После дальнейшего тщательного анализа ученые обнаружили в породе более крупную и сложную структуру — стебель с параллельными ответвлениями длиной почти сантиметр, а также сотни деформированных сфер (эллипсоидов) рядом с уже известными трубками и волокнами.

Исследователи утверждают, что хотя некоторые структуры теоретически могли возникнуть в результате случайных химических реакций, «древовидный» стебель с параллельными ветвями, скорее всего, имеет биологическое происхождение, поскольку подобные структуры не известны для небиологических процессов.

Кроме того, найдены свидетельства различных способов получения энергии древними микробами. В породе обнаружены минерализованные химические побочные продукты, соответствующие деятельности микробов, использовавших железо, серу и, возможно, углекислый газ и свет (посредством бескислородной формы фотосинтеза).

Эти данные указывают, что разнообразная микробная жизнь могла существовать на primordial Earth уже через 300 миллионов лет после формирования планеты.

Ведущий автор доктор Доминик Папино отметил: «Наше исследование, используя множество независимых доказательств, strongly suggests, что различные типы бактерий существовали на Земле 3,75–4,28 миллиарда лет назад. Это означает, что жизнь могла возникнуть всего через 300 миллионов лет после формирования Земли. В геологических масштабах это быстро».

Образцы были взяты из пояса Нуввуагиттук (NSB) в Квебеке — одного из древнейших известных осадочных комплексов, сформировавшегося, вероятно, возле гидротермальных источников на древнем морском дне.

Для анализа породу разрезали на слои толщиной 100 микрон. Изучаемые структуры состоят из гематита (оксида железа) и заключены в кварц. Команда использовала:

• Оптическую и Рамановскую микроскопию.
• Микро-КТ (рентгеновское сканирование).
• Фокусированный ионный пучок с электронной микроскопией для послойного сканирования с разрешением 200 нанометров.

На основе тысяч изображений были построены 3D-модели, подтвердившие, что волокна гематита являются волнистыми и скрученными и содержат органический углерод, что характерно для современных железоокисляющих бактерий. Эти структуры также сравнивали с современными аналогами у гидротермальных источников, например, у подводного вулкана Лоихи (Гавайи).

Анализ показал, что структуры не могли быть созданы метаморфизмом (сжатием и нагревом породы), так как они лучше сохранились в мелкозернистом кварце, менее затронутом метаморфизмом. Исследование редкоземельных элементов подтвердило, что осадочные слои имеют тот же возраст, что и вулканические породы, и не являются более поздними внедрениями.

До этого открытия древнейшими считались окаменелости из Западной Австралии возрастом 3,46 миллиарда лет, чье биологическое происхождение также оспаривается.