"Zaginiony świat" mikrobów sprzed ponad miliarda lat

Skamieniałe ślady biomarkerów pochodzących sprzed ponad półtora miliarda lat ujawniły całą społeczność nieznanych wcześniej organizmów, które niegdyś zdominowały życie na Ziemi. Różniły się one od złożonego życia, jakie znamy dzisiaj, strukturą komórkową i prawdopodobnie metabolizmem. Naukowcy przypuszczają, że mogły to być pierwsze drapieżniki na planecie i to one mogły dać początek współczesnym roślinom i zwierzętom.

Skały znajdujące się setki metrów pod pustyniami Australii dostarczyły wskazówek na temat dawno wymarłego świata prymitywnych mikrobów, które niegdyś zamieszkiwały oceany. Badaczom udało się wyizolować ze skał cząsteczki podobne do tłuszczów. Ich analiza sugeruje, że zostały one wytworzone przez nieznaną wcześniej, starożytną populację eukariontów. Eukarionty to termin określający organizmy - zwierzęta, rośliny i grzyby – posiadające jądro komórkowe oraz chromosomy. Znalezione związki mają 1,6 miliarda lat. Oznacza to, że te mikroby w tamtym czasie mogły być znacznie bardziej rozpowszechnione i dużo liczniejsze, niż sądzono wcześniej.

Wyniki i opis badań opublikowano w czasopiśmie "Nature" (DOI: 10.1038/d41586-023-01847-8).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Większość znanych współcześnie eukariontów wykorzystuje związki tłuszczopodobne (zwane sterolami) w różnych celach, na przykład do budowy błon komórkowych. Sterole są obecne w całym drzewie genealogicznym, dlatego naukowcy sądzą, że były one także obecne u ostatniego wspólnego przodka wszystkich współczesnych eukariontów. Paleontolodzy postanowili zatem wykorzystać te związki, jako biomarker obecności eukariontów w starożytnych skałach.

Do tej pory badacze nie byli w stanie znaleźć śladów steroli w skałach starszych niż 800 mln lat, choć odkryto skamieniałości czerwonej i zielonej algi (eukariontów) datowane na około miliard lat. Z tego powodu naukowcy spekulowali, że mikroby te 800 milionów lat temu nie były zbyt liczne.

Grupa badaczy postanowiła poszukać jednak śladów innych cząstek. Zespołem kierowali geobiolog z Uniwersytetu w Bremie Benjamin Nettersheim i paleobiochemik z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego w Canberze Jochen Brocks. Naukowcy skupili się na poszukiwaniu śladów cząsteczek, które współczesne eukarionty wytwarzają podczas syntezy steroli. Takie współczesne półprodukty mogły być produktem końcowym dla starożytnych przodków eukariontów.

Zespół zbadał skały pochodzące z całego świata i znalazł dowody na to, że protosterole występowały powszechnie w środowiskach wodnych nawet 1,6 miliarda lat temu. Może to dowodzić, że eukarionty wytwarzające bardziej złożone związki, "wyparły" swoich prymitywniejszych krewniaków między miliardem a 800 milionami lat temu.

Nowe badania wyjaśniają, dlaczego naukowcy nie mogli znaleźć dotąd śladów biochemicznych potwierdzających zapis kopalny. Po prostu szukali niewłaściwej rzeczy.

Jednak Andrew Roger, który bada ewolucję eukariontów na Uniwersytecie Dalhousie w Halifax w Kanadzie, zauważa, że skamieniałe czerwone i zielone algi sprzed miliarda lat wyglądają niezwykle podobnie do żywych alg i prawdopodobnie wytwarzały bardziej złożone sterole. To oznacza, że ślady bardziej skomplikowanych związków także powinny być obecne w starszych skałach. - Odkrycie to rodzi tyle samo pytań, co daje odpowiedzi – mówi ekspert.

Naukowcy nie byli też w stanie wykluczyć możliwości, że protosterole zostały wytworzone przez starożytne bakterie. Potrzebne są dalsze badania, aby rozwikłać kolejne tajemnice starożytnych mikrobów.

Chociaż organizmy te, jak uważają badacze, występowały obficie w ekosystemach morskich, to nie mamy zielonego pojęcia, jak mogły wyglądać. Z pewnością były znacznie bardziej złożone niż bakterie. Jednak bardzo różniły się od eukariontów, które znamy dzisiaj, ponieważ ewoluowały na planecie, na której było bardzo mało tlenu. Z kolei poziom tlenu w atmosferze mógł odgrywać rolę w czasie ewolucji eukariontów, biorąc pod uwagę, że większość eukariotów wykorzystuje tlen w swoim metabolizmie.

Organizmy te ewoluowały w zupełnie innym środowisku niż dzisiejsze. Uczeni sądzą, że mogły żywić się ówczesnymi drobnoustrojami. - Uważamy, że mogły być pierwszymi drapieżnikami na Ziemi, polującymi i pożerającymi bakterie – powiedział Brocks.

Źródło: Nature, Live Science, fot. Orchestrated in MidJourney by TA 2023