Международная группа учёных обнаружила старейшие на сегодняшний день на Земле объёмные микроскопические окаменелости (фоссилии). Изумительные следы древности сохранились в минералах из Волынского кварцевого рудника. Результаты опубликовали в журнале Biogeosciences.
Первоначальную форму микробов сохранил слой силиката алюминия толщиной в микрометр. Оболочка могла образоваться только в результате особого стечения геологических обстоятельств. Большинство предыдущих свидетельств о существования древнейших, докембрийских, микроорганизмов получались косвенными методами. Например, отыскивали их характерные отпечатки в породе или обнаруживали следы биологического разложения.
Удивительно, что мы впервые можем изучать окаменелости первичных микроорганизмов под сканирующим электронным микроскопом. На самом деле мы хотели изучить минералы берилл и топаз из шахты. Но то, что обнаружили, гораздо дороже любых драгоценных камней
— Герхард Франц, профессор из Института прикладных наук о земле Берлинского технического университета.
Найдены первые окаменелые микроорганизмы, которые относящимися к так называемому «скучному миллиарду». Так прозвали миллиард лет, который предшествовал докембрийской революции новых видов жизни.
Поскольку более 600 миллионов лет назад у живых организмов не было скелетов, они фактически не могли сохранять свою форму — вот почему об этом периоде известно очень мало. В основном только в осадочных породах, то есть отложениях на морском дне, сохранились углеродные остатки микроорганизмов, которые затем были уничтожены в результате миллионов лет механического воздействия. И только потому, что формы жизни предпочитают более лёгкий изотоп углерод-12 более тяжёлому варианту углерод-13, стало вообще возможным предположить, что это когда-то был биологическим материалом.
Лишь недавно исследователи впервые обнаружили биологические соединения, такие как холестерин, в горных породах Австралии, которым 1,5 млрд лет и которые прямо указывают на первичные формы жизни. В других породах ранние микроорганизмы оставили лишь слабые отпечатки, по которым трудно различить форму.
Герхард Франц рассказал, что под электронным микроскопом учёные увидели в основном волокнистые структуры. Древние микробы — это либо тонкие нити, которые разветвляются, либо прямые объекты с небольшими выступами или вмятинами. Толщина их варьируется от 10 до 200 микрометров, а длина достигает нескольких миллиметров, иногда с тонким каналом посередине.
Это означает, что древнейшие микроорганизмы также можно увидеть невооружённым глазом. Особенно интересно, что исследователи также обнаружили несколько ранее неизвестных форм микробов. У них были структуры панцирной или сферической формы либо ветвистость, похожая на щупальца.
Анализируя изотопы углерода-12 и углерод-13 учёные также смогли доказать: их находки когда-то были живыми существами. Возраст окаменелых микробов измерили с использованием специального изотопного метода. Оказалось, что минимальный возраст окаменелостей — 1,5 млрд лет. Исследователи также обнаружили вещество хитозан в некоторых волокнистых объектах с помощью инфракрасной спектроскопии, а также с помощью электронного микроскопа — химические элементы висмут и теллур. Хитозан присутствует, как известно, и поныне в экзоскелетах насекомых, в панцирях ракообразных и в грибах.
Ряд признаков указывают на грибоподобные организмы. Однако это относится только к некоторым находкам, добавил Франц. Другие ископаемые микроорганизмы предположительно были одноклеточными или многоклеточными различного строения. Они, вероятно, жили с грибами в общей экосистеме.
Расположение окаменелых первичных микроорганизмов на гранитной породе в кварцевой шахте наводит на мысль как об их образе жизни, так и о причинах их исключительно хорошей сохранности. Даже сегодня микроорганизмы обитают на глубине до 3 км в земной коре, объяснил Франц. Они живут там без солнечного света на таких веществах, как фосфор, азот или двуокись углерода, некоторые из которых растворены в воде и движутся сверху вниз через трещины и расселины или уже присутствуют в земной толщи.
Микроорганизмы получают энергию для жизнедеятельности в результате химического взаимодействия с минералами. В гранитных пещерах Волынского кварцевого рудника такие колонии микроорганизмов, по-видимому, уже присутствовали вблизи поверхности Земли 1,5 миллиарда лет назад. А поскольку гранит содержит много фтора, под землёй при взаимодействии с водой и теплом образовалась сильно разъедающая плавиковая кислота, которая растворила много алюминия и кремния. Подобно гейзеру, этот раствор время от времени врывался в пещеры, покрывая микроорганизмы слоем силиката алюминия толщиной в микрометр. Конечно, в результате микроорганизмы погибли, зато в итоге прекрасно сохранились для науки, отметил Франц.
Тем не менее учёные пока что находятся только в начале пути, добавил он. Дальнейшие исследования и, возможно, новые находки смогут рассказать ещё больше о первичных микроорганизмах. Это могло бы дать новое представление не только о раннем развитии жизни на Земле, но, возможно, и о развитии жизни в экстремальных условиях на других планетах.