Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Висконсинского университета в Мадисоне привели убедительные доказательства, что найденные в Западной Австралии окаменелости действительно имеют органическое происхождение. Учитывая возраст породы в 3,5 млрд лет это означает, что жизнь на Земле появилась раньше этого срока.Формация Apex Chert в Западной Австралии — одни из самых древних и наилучшим образом сохранившиеся отложений горных пород в мире. Образцы были собраны в 1982 году, микроископаемые впервые описаны в 1993 году, но в 2017 году группа американских учёных (Уильям Шопф, Анатолий Кудрявцев и др.) применила новую технику сложного химического анализа с помощью вторичного ионного масс-спектрометра и окончательно доказала, что микроскопические структуры в кремнезёме (на фотографии) имеют органическое происхождение. На данный момент эти ископаемые микроорганизмы — самые древние, которые удалось найти палеонтологам.
В исследовании описаны 11 микробных образцов пяти разных таксонов, а их морфологическое строение связано с химическими структурами, которые характерны для жизни. Некоторые из микроископаемых созданы вымершими бактериями, а также микроорганизмами из домена археи — это одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра или каких-либо мембранных органелл.
На фотографии — одно из микроископаемых возрастом 3,5 млрд лет, найденных в горной формации Западной Австралии. Масштаб на схеме: 10 мкм
Микроископаемые из Западной Австралии впервые описаны в научной статье в журнале Science в 1993 году. Авторы той работы — профессор палеобиологии Уильям Шопф и его группа. Сейчас профессор возглавляет Центр изучения эволюции и происхождения жизни при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
В 1982 году во время группа Шопфа провела экспедицию в формацию Apex Chert в Западной Австралии и собрала образцы.
Формация Apex Chert, где нашли ископаемые
Учёные затем внимательно изучили собранные фрагменты скаполитов. Они знали, что искать — и на нескольких камнях нашли микроскопические окаменелости необычной формы. В данном случае у них была цилиндрическая и нитевидная форма, которая намекала на органическое происхождение окаменелостей. Их называют микроископаемыми, потому что они не видны человеческому глазу. Изучить останки древней фауны можно под микроскопом. Свою первую работу профессор опубликовал в 1993 году, а дополнительные доказательства — в 2002 году. И первая, и вторая работа стали предметом споров в научном сообществе: некоторые критики говорили, что это просто минералы странной причудливой формы, которые выглядят словно остатки живых существ.
Эпоксидное крепление с обломком камня возрастом 3,5 млрд лет из месторождения в Западной Австралии
Профессор продолжил работу. Потребовалось 10 лет, чтобы разработать технологию и процедуру для тщательного и точного анализа, разработки протоколов, настройки инструментов и подготовки образцов — камни нужно было аккуратно разрезать, чтобы проявить наружу микроскопические структуры, которые находились на разной глубине, не нарушив их структуру.
Окаменелости изучили при помощи вторичного ионного масс-спектрометра (ВИМС) под названием IMS 1280, разработанного в Висконсинском университете в Мадисоне. Этот инструмент способен разделить углерод ископемых на изотопы и измерить их отношения. Различные органические вещества — в скалах, микроорганизмах и животных — содержат характерные соотношения их устойчивых изотопов. С помощью ВИМС учёные разделили углерод-12 и углерод-13 и обнаружили, что различия в соотношениях изотопов коррелируют с формой окаменелостей. Это можно объяснить только биологической природой окаменелостей. Более того, информация о соотношении изотопов позволила определить установить виды живых организмов.
Как уже сказано, некоторые ископаемые принадлежат археям. Другие схожи с современными микроорганизмами. Исследование также содержит рассуждения учёных насчёт того, как эти существа могли выжить в свободной от кислорода атмосфере Земли того времени: бактерии-фототрофы питались солнечной энергией, археи производили метан, а гамма-протеобактерии потребляли метан.
Таким образом, результаты исследований устраняют последние сомнения, что окаменелости в камнях возрастом 3,5 млрд лет действительно оставлены живыми существами.
«Думаю, в этом споре можно поставить точку», — говорит Уильям Шопф.
Итак, согласно последним открытиям палеобиологов и геологов, мы знаем, что жидкие океаны на Земле существовали уже 4,3 млрд лет назад (через 250 млн лет после формирования Земли), а несколько таксонов микроорганизмов — 3,5 млрд лет назад. Причём всё указывает на то, что жизнь могла существовать и 4,3 млрд лет назад, но у учёных пока нет прямых доказательств этому.
Научная статья "SIMS analyses of the oldest known assemblage of microfossils document their taxon-correlated carbon isotope compositions" опубликована 18 декабря 2017 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (doi: 10.1073/pnas.1718063115, pdf, сопроводительные материалы).
Комментарии (33)
Nuwen
19.12.2017 13:53Интересно, а были ли это вообще бактерии или микроорганизмы? Ведь о их клеточном строении неизвестно вообще ничего. Вполне могло быть так, что вся так полагаемая колония бактерий была лишь зоной с автокаталитическим гиперциклом, переходным явлением — между живым и не-живым. А следы отдельных клеток — что-то вроде предшественников современных органелл. Ведь подумать страшно, сколько миллиардов лет прошло — сколько всевозможных форм химической эволюции могло смениться.
Думается, что если бы когда-нибудь в Катархее выпустить какой-нибудь современный микроорганизм, то он то бы миллиарды лет терять не стал, на эволюцию в многоклеточные формы жизни. По сравнению с теми зачатками, он наверное как самолёт по сравнению с воздушным змеем. В условиях отсутствия конкуренции, уже через пару тысяч лет образовывал бы сложные колонии с разделением отдельных клеток по функционалу. Не говоря уж о том, что за пару дней этот организм целиком бы заполнил весь тогдашний Мировой Океан.
impetus
19.12.2017 15:53В колбах, ретортах и даже чанах у хлебопёков и виноделов — каких только экспериментов не проводили многие миллионы раз — не-а, не эволюционируют — выедают имеющуюся еду и дохнут.
Nuwen
19.12.2017 16:02Ни в колбах, ни в чанах многоклеточность не дала бы преимуществ перед одноклеточностью. А вот в стоячих водоёмах есть перспективы, там процветают вольвоксы, которые хоть и могут жить как отдельные хламидомонады, но в колониях имеют чёткую специализацию клеток.
UDiy34r3u74tsg34
19.12.2017 16:14тем не менее скучный миллиард имел место. Так что не всё так однозначно.
Nuwen
19.12.2017 16:21Ну вот я и говорю, насколько примитивная жизнь отличалась от современной, что простое разделение клеток в колониях заняло — не миллиард, а 2.5 миллиарда, до самого кембрийского взрыва.
roaming_mouse
19.12.2017 17:57Вот и мы, человеки, выедим доступную «еду», то бишь ресурсы, на нашей планетке, и всё… Поэтому умные люди и стремятся в космос.
impetus
20.12.2017 00:05Мы уже сто раз выедали — диких антилоп — научились пасти коров, дикие корешки и злаки — научились выращивать, постепенно шагами от просто раскидать зёрна — до расчистиь лес, вспахать, посадить-зарыть, пропалывать, поливать, удобрять, бороться с болезнями и вредителями, механизация, севообороты, сорта («мы не можем ждать милостей от природы» — слова селекционера вообще-то), теперь вот генетика, капельный полив и всюду сверху поликарбонат. С рыбой та же фишка — с морской сейчас мы находимся где-то между «выловили всю рыбу» и «научились её разводить в садках», а речной уже прошли стадии сортов, кормёжки, вредителей-болезней, полностью искусственных водоёмов и где-то на стадии генетики новых видов находимся. По факту на планете сейчас перепроизводство еды, причём по меркам 50- и даже 30-летней давности — очень высококачественной, а если где-то локально есть нехватка количества или качества — то это вопрос к управляющим структурам тех мест, точнее к желанию населения их сменить. (я про Африку, если что)
max1muz
19.12.2017 16:44А теперь проделайте то же самое с «бактериями» в марсианских метеоритах. О них тоже долго шли споры, в итоге признали структурами минерального происхождения. Вдруг удастся доказать обратное)
BalinTomsk
19.12.2017 21:27Вдруг это инопланетных завод по производству углепластиковой оплетки.
А найденные останки — отбросы со свалки.
brzsmg
20.12.2017 08:37В 2016 году уже обнаружили отложения древнейших бактериальных сообществ возрастом 3,7 млрд лет назад. Так что последняя фраза про 3,5 уже устарела.
KonstantinSpb
Это наши давние родственники :)
UDiy34r3u74tsg34
Кстати не факт. Могла же быть «альтернативная» жизнь, которая «не дожила» до наших дней. Шансов мало, но исключать тоже как-то опрометчиво.
Areso
Т.е., что жизнь зарождалась несколько раз?
UDiy34r3u74tsg34
Почему бы и нет? Мы же допускаем, что она могла зародится на других планетах, так почему бы ей не зародится дважды (или больше) на Земле, где были идеальные условия. Земля большая и если в какой-то одной луже случился LUCA то, возможно, в других лужах могло случится что-то ещё.
Пока технологии не позволяют разобраться, но кто знает.
Ndochp
С удивлением узнал в своё время, что теплокровность у птиц и млекопитающих зародилась независимо. Почему бы и жизни не возникнуть в одинаковом+- бульёне в нескольких местах?
Nuwen
В истории эволюции вообще много примеров многократного появления некоторых организаций. Многоклеточность, например. Считается, что в докембрийское время, у одноклеточных было несколько попыток образовывать сложные многоклеточные организмы, эдиакарская и хайнаньская биоты, которые не привели к возникновению нашей, фанерозойской многоклеточной биоты, а были как бы пробными шагами. Ещё где-то читал, что было несколько попыток выхода на сушу, ну и тому подобное. Из очевидных примеров — широко известные глаза головоногих, которые хоть и никак не связаны происхождением с глазами позвоночных, но имеют практически идентичное строение.
impetus
из совсем крутых чудес эволюции — некоторые летучие рыбы умеют машущий полёт.
wych-elm
Получается что и человекоподобные инопланетяне, не такое уж и невозможное явление.
Nuwen
С одной стороны да, если предположить, что инопланетная жизнь появилась на основе углерода в сходных условиях, то возможно будет состоять из тех же аминокислот и нуклеотидов, вероятно будет использовать белки и ДНК-подобные макромолекулы в качестве носителя генов. И как следствие всего этого, будет эволюционировать по такому же пути наименьшего сопротивления.
С другой стороны, слишком много исходных переменных, как состав первичного океана и атмосферы, и спектр солнца. Земная жизнь, на мой взгляд, очень характерна своей двусторонней симметрией, но даже у земных организмов бывает и так же лучевая у морских звёзд, так и практически ассиметрия у растений. Ещё слышал мнение, что четвероногость наземных позвоночных — чистая случайность, и что имей кистепёрые рыбы другое количество плавников, то и число конечностей у людей могло быть другим. Короче, вариантов развития может быть больше чем несколько, достаточно взглянуть на австралийскую фауну, высших моллюсков или вымерших динозавров, раз уж нельзя взглянуть на инопланетные виды. Наверное, есть какая-то категория форм, которые будут схожими у чуждых видов — глаза, перепончатые крылья и рыбообразная обтекаемая форма как пример уже имеющихся.
А человекоподобные инопланетяне в фильмах, скорее всё-таки штамп, возникший из-за того, что таких проще было изображать актёрами — покрасил в зелёный цвет, антенны на голову приклеил, и готова раса из какого нибудь звёздного пути. Даже в играх инопланетяне похожи на людей в костюмах, наверное из-за того, что их опять таки проще анимировать актёрами, с помощью capture-motion. Ну, а когда уже и на рисунках и в литературе пришельцы как «человечки», то это уже чистый штамп, обоснованный только культурным фоном.
impetus
да даже осьминогам — отключить умирание после размножения — и возможно цивилизация возникла бы на миллионы лет раньше…
(когда я увидел (ролик) как две креветки переворачивают морскую звезду что бы удобнее было тащить в норку (иначе никак — ни по одиночке, ни парой) — «разум» перестал казаться чем-то высокофилософским)
vvzvlad
А вы различайте разум и сознание.
barker
И что же из этого есть у креветок, по-вашему, интересно — разум или сознание?
lavmax
А я практически уверен, что с высокой вероятностью инопланетная жизнь будет на основе углерода и воды. И что разумные существа будут иметь две ноги, две руки, голову, по пять пальцев, два глаза и т.п. Т.е. базовые признаки будут очень похожи на людей. Мир Толкиена мне кажется лучше всего описывает инопланетян: остроухие, коренастые и низкие, высокие это пожалуйста. Но головоногие — это вряд ли )
bro-dev
Мы этого никогда не узнаем, если бы была жизнь до этого, то текущая новая использовала бы какие то остатки и мы были бы потомками и это бы не считалось новой жизнью, а если что то полностью уничтожило её то как уже сказал не узнаем никогда.
siryoshka
Археи похожи родственники. Но могли быть и другие формы жизни. Я склоняюсь к занесению жизни на Землю извне, уж больно быстро появились настолько высокоорганизованные белковые тела.
BillFainder
Эта идея бесполезна для нас, ведь если жизнь занесена извне, то она зародилась в другом месте — там, где мы не знаем условий, а значит не можем изучать и моделировать зарождение жизни.
Однако отдельные неживые элементы вплоть до аминокислот действительно могли прилететь ничего не «портя»
siryoshka
Полимеры, та же рибонуклеиновая кислота ну уж очень сложна для случайного синтеза, но вполне жизнеспособна в простейшей мембраной сфере, состоящей всего из двух типов белков.
UDiy34r3u74tsg34
Если я правильно понял (может и не понял) то, похоже, что LUCA особо эволюционировать не мог так как был «замурован». То есть он изначально должен был быть собран «сложно» с самого начала. А вся «эволюция» пошла уже с момента образования мембран.
BillFainder
Но если Лука был настолько сложен, что ему понадобился создатель, то создатель Луки должен быть ещё более сложным и тем более не мог собраться сам
UDiy34r3u74tsg34
«создатель» может быть сложнее, так как имеет меньше ограничений на размеры и время.
Если под создателем подразумевать геотермальную лужу то она могла (например) предоставлять только «сборку» и «запуск». Всякие там градиенты, пористую структуру и ещё что-то там. Органика могла приплыть из другого места. УФ от солнышка и тд.
я не эксперт, могу пороть чушь :)