Сложная жизнь могла зародиться на Земле гораздо раньше, чем мы думали

Вся жизнь на Земле, вероятно, возникла из одной искры в ранней истории Земли. Спустя некоторое время она диверсифицировалась, разветвляясь на виды, которые помогли ей выжить. 

Точное время наступления этих моментов было предметом споров в научном сообществе, но новое исследование предполагает, что оба этапа могли произойти раньше, чем мы думали ранее. 

Исследование, проведенное под руководством ученых Университетского колледжа Лондона, основывается на свидетельствах разнообразной микробной жизни внутри куска породы размером с кулак из Квебека в Канаде, датируемого примерно 3,75-4,28 млрд лет.

В 2017 году исследователи, обнаружившие его, предположили, что структуры в породе - крошечные нити, ручки и трубки - были оставлены древними бактериями. 

Но не все были убеждены, что эти структуры - которые отодвигают дату появления первых признаков жизни на Земле по меньшей мере на 300 миллионов лет назад - имеют биологическое происхождение. 

Однако после дальнейшего тщательного анализа породы команда обнаружила еще более крупную и сложную структуру, чем те, которые были выявлены ранее. Внутри породы находилась структура, напоминающая стебель, с параллельными ветвями с одной стороны длиной почти в сантиметр, а также сотни искаженных сфер, или эллипсоидов, рядом с трубками и нитями. 

"Это означает, что жизнь могла зародиться всего через 300 миллионов лет после образования Земли. В геологических терминах это очень быстро - примерно один оборот Солнца вокруг галактики", - говорит ведущий автор исследования, геохимик Доминик Папино из Калифорнийского университета. 

Ключевым вопросом для Папино и его коллег было то, могли ли эти структуры образоваться в результате химических реакций, не связанных с живыми существами.

Согласно статье, некоторые из небольших структур могли быть продуктом абиотических реакций, однако недавно обнаруженный "древовидный" ствол, скорее всего, имеет биологическое происхождение, поскольку ни одна подобная структура, созданная только в результате химических реакций, не была обнаружена ранее. 

Помимо структур, исследователи обнаружили в породе минерализованные химические вещества, которые могли быть побочными продуктами различных типов метаболических процессов.

Химические вещества соответствуют процессам извлечения энергии бактериями, в которых могли участвовать железо и сера; в зависимости от интерпретации химических сигнатур, могут быть даже намеки на версию фотосинтеза. 

Это открытие указывает на возможность того, что ранняя Земля - всего через 300 миллионов лет после своего образования - была населена множеством микроорганизмов. 

Скала была проанализирована путем сочетания оптических наблюдений с помощью микроскопов Рамана (которые используют рассеяние света для определения химических структур) и цифрового воссоздания участков скалы с помощью суперкомпьютера, который обработал тысячи изображений, полученных с помощью двух методов визуализации с высоким разрешением.  

Кусок породы, о котором идет речь, был собран Папино в 2008 году из квебекского супракрустального пояса Нуввуагиттук (NSB), который когда-то был частью морского дна. НСБ содержит одни из самых древних осадочных пород, известных на Земле. Насыщенная окаменелостями порода была также проанализирована на содержание редких земных элементов, и исследователи обнаружили в ней такие же уровни, как и в других образцах древних пород, что подтверждает ее возраст, как и окружающих вулканических пород. 

До этого открытия самое раннее ископаемое свидетельство жизни было найдено в Западной Австралии, которое датируется 3,46 млрд лет назад. Однако существуют споры о том, были ли эти окаменелости биологическими по происхождению.

Возможно, наиболее интересными последствиями этого открытия является то, что оно означает для потенциального распространения жизни во Вселенной. Если жизнь могла развиваться и эволюционировать в суровых условиях очень ранней Земли, то она может быть более распространена в космосе, чем мы думаем.  

"Это открытие предполагает, что для того, чтобы жизнь развилась до организованного уровня на первобытной пригодной для жизни планете, необходимо всего несколько сотен миллионов лет", - утверждают авторы статьи. 

"Поэтому мы делаем вывод, что такие микробные экосистемы могли существовать на других планетарных поверхностях, где жидкая вода взаимодействовала с вулканическими породами, и что эти древнейшие микрофоссилии и дубиофоссилии, обнаруженные на NSB, позволяют предположить, что внеземная жизнь может быть более распространена, чем считалось ранее". 

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.