Сложная жизнь могла зародиться на Земле гораздо раньше, чем считалось

Исследование, вышедшее в Science Advances, указывает на существование сложных пребиотических форм на ранней Земле. В его основе — изучение следов микробной жизни внутри камня — небольшой части горной породы. Камень обнаружен в канадском Квебеке и его возраст составляет от 3,75 до 4,28 миллиардов лет.

Рассматриваемый кусок канадской яшмы получен исследователями еще в 2008 году из зеленокаменного пояса Нуввуагиттук в Квебеке, который и когда-то он был частью морского дна.

Руководитель исследования Доминик Папино держит образец породы, возраст которой оценивается в 4,28 миллиарда лет. Предоставлено: UCL/FILMBRIGHT

Ранее, в 2017 году, исследователи, нашедшие этот камень, предположили, что гематитовые нити, выступы и трубки в яшмово-карбонатных слоях, которые обнаружились в образованиях полосчатого железа, являются следами  жизнедеятельности древних микроорганизмов. Анализ подтвердил это предположение. Но найденные структуры датировались временем примерно на 300 миллионов лет раньше, чем появление первых признаков древней жизни, поэтому не все ученые согласились с версией их биологического происхождения.

Сейчас был проведен тщательный анализ камня, чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение. Ученые проанализировали образцы горных пород под оптическими и комбинационными микроскопами. Также в цифровом виде на суперкомпьютере были воссозданы участки горной породы: тысячи изображений обрабатывались с помощью двух методов визуализации с высоким разрешением — микротомографии и сфокусированного ионного пучка.

Полученные изображения использовались для создания 3D-моделей, с помощью которых исследователи подтвердили, что нити гематита были имели в своем составе органический углерод, а также обладали теми же характеристиками, что и современные микробы, питающиеся железом.

В результате анализа исследователи обнаружили гораздо более крупную и сложную структуру, чем при предыдущем анализе — ствол или стебель с  сантиметровыми, гребенчато-ветвящимися пучками параллельно расположенных гематитовых нитей. Также они выявили сотни ранее нераспознанных скоплений микроскопических «неправильных эллипсоидов», слоистых гематитовых розеток, рекристаллизованных субидиоморфных кристаллов апатита и кальцита миллиметрового размера и трубчатые структуры.

Древнейшие окаменелости на Земле — предположительно следы микробов, которые обитали на морском дне вблизи геотермального источника и перерабатывали железо, серу и углекислый газ, добывая энергию. Изображение: Dominic Papineau

Основной задача для авторов исследования заключалась в том, чтобы выяснить, могли ли эти структуры сформироваться в результате химических реакций, не имеющих отношения к живым организмам.

Анализ продемонстрировал, что стебель-ствол с параллельными ветвями характеризуется биологическим происхождением: ни одна структура, созданная только с помощью химических реакций, не обнаружилась. Структуры гематита не могли сформироваться в результате сжатия и нагревания породы (метаморфизма) на протяжении миллиардов лет. На это указывает и тот факт, что лучшая сохранность наблюдалась в более тонком кварце, менее подверженном метаморфизму, чем в мелкозернистом и более грубом, который подвергся большему метаморфизму.

Слой ярко-красной конкреции гематитового кремня (богатой железом и кремнеземом породы), содержащей трубчатые и нитевидные микрофоссилии. Канадская монета (квартал) используется для представления масштаба. Изображение: Dominic Papineau

Таким образом, велика вероятность того, что ранняя Земля всего спустя 300 миллионов лет после ее образования была заселена множеством микроорганизмов. Результаты исследования имеют важное значение для изучения возможностей существования внеземной жизни. Ведь если сложная жизнь появляется относительно быстро с геологической точки зрения, то при подходящих условиях высока вероятность того, что жизнь можно обнаружить и на других планетах.