100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Предпосылки для жизни уже существовали 3,5 миллиарда лет назад

Археи и бактерии из Австралии возрастом 3,5 млрд лет доказывают, что жизнь на Земле появилась раньше, чем предполагалось

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.

Читайте так же:
Перестаньте делать эти 6 вещей и вы станете более продуктивным


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).

Читайте так же:
Как делали послевоенные «Жуки»

3,5 миллиарда лет назад на Земле существовала жизнь — уже доказано

Еще в 80-х годах прошлого века на территории Австралии были обнаружены окаменелости возрастом 3,5 миллиарда лет. Еще тогда ученые выдвигали предположения о том, что в составе этих окаменелостей могут присутствовать останки живых организмов.

3,5 миллиарда лет назад на Земле существовала жизнь - уже доказано

Однако же в то время не было технологий, которые позволили бы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу. Но, как передает редакция издания ScienceAlert, ученые наконец-то докопались до истины.

КАК ДАВНО НА ЗЕМЛЕ СУЩЕСТВУЕТ ЖИЗНЬ?

Уже упомянутые древнейшие окаменелости были обнаружены в регионе Пилбара — это большой, пустынный и малонаселенный регион на севере Западной части австралийского континента. Стоит заметить, что эта не первая подобная находка. Ранее ученые уже находили (правда не здесь, а на территории Гренландии) еще более древние окаменелости возрастом в 3,7 миллиарда лет. Но органических остатков в их составе выявлено не было. В данном же случае все оказалось немного иначе.

«Это захватывающее открытие. Впервые мы смогли показать, что найденные почти 40 лет назад окаменелости — это действительно доказательство существования жизни на нашей планете на самом раннем этапе ее формирования», — говорит геолог Рафаэль Баумгартнер из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии.

С окаменелостями из Австралии ученые проделали ряд тестов. Причем если в обычных ситуациях используется лишь несколько из них для анализа ископаемых, то сейчас было решено использовать все возможные способы. Если вдруг среди наших читателей есть геологи, то им будет интересно узнать все виды манипуляций, которые были проведены с окаменелостями:

Сканирующая электронная микроскопия,

Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия,

Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия,

Наномасштабная вторичная ионная масс-спектрометрия,

Анализ стабильных изотопов углерода.

Зачем нужно было использовать все эти труднопроизносимые методы? Все просто: ученые хотели исключить вероятность того, что то-то может быть упущено, ведь даже мельчайшая биологическая частица могла бы подтвердить догадки экспертов. Так и произошло.

Анализ ископаемых останков показал, что они в основном состоят из минерала, который носит название пирит. Особенность пирита заключается в том, что он пронизан мельчайшими и не видимыми человеческому глазу порами. Глубокое сканирование пор материала показало, что внутри пирита присутствует довольно много азотсодержащих органических материалов, являющихся, по всей видимости, продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Но это еще не все. В порах пирита также были найдены органические нити, очень похожие по своему составу на стенки мембран современных бактерий.

Читайте так же:
10 занимательных фактов из истории радио — разбираем подробно

3,5 миллиарда лет назад на Земле существовала жизнь - уже доказано

Ученые заверяют, что новое изыскание поможет не только понять, что жизнь на нашей планете зародилась раньше, чем мы думали, но и в будущем даст возможность выяснить «родословную» других планет. Ведь если на кажущихся на первый взгляд безжизненных планетах будут найдены похожие окаменелости, теперь мы будем знать, что с ними делать.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Предпосылки для жизни, существующие 3,5 миллиарда лет назад

У микробной жизни уже были необходимые условия для существования на нашей планете 3,5 миллиарда лет назад. К такому выводу пришла группа исследователей после изучения микроскопических флюидных включений в сульфате бария (барите) из шахты Дрессер в Мраморном баре, Австралия. В своей публикации «Ингредиенты для микробной жизни, сохраненные в жидких включениях возрастом 3,5 миллиарда лет» исследователи предполагают, что органические углеродные соединения, которые могут служить питательными веществами для микробной жизни, уже существовали в то время. Исследование первого автора Хельге Мисбах (Геттингенский университет, Германия) было опубликовано в журнале. Nature Communications. Соавтор Фолькер Людерс из Немецкого исследовательского центра геофизических исследований GFZ провел анализ изотопов углерода в газах во флюидных включениях.

Жидкие включения показывают потенциал доисторической жизни

Людерс оценивает результаты как удивительные, хотя и предостерегает от их неправильной интерпретации. «Не следует воспринимать результаты исследования как прямое свидетельство ранней жизни», – говорит исследователь GFZ. Скорее, открытия флюидов возрастом 3,5 миллиарда лет показали существование потенциала именно такой доисторической жизни. Неизвестно, возникла ли на самом деле из этого жизнь в то время. Основываясь на результатах, «теперь мы знаем момент времени, с которого мы можем сказать, что это было бы возможным», – объясняет Людерс.

Австралийские бариты как геоархивы

Флюидные включения в минералах представляют собой микроскопические геоархивы миграции горячих растворов и газов в земной коре. Первичные флюидные включения образовались непосредственно во время роста минералов и предоставляют важную информацию об условиях, в которых они образовались. Сюда входят давление, температура и состав раствора. Помимо водной фазы жидкие включения могут также содержать газы, химический состав которых может сохраняться в течение миллиардов лет. Флюидные включения, исследованные в этой работе, были захвачены во время кристаллизации минералов-хозяев. Флюидные включения, исследованные в этом исследовании, происходят из шахты Дрессер в Австралии. Они были захвачены при кристаллизации минералов-хозяев сульфата бария (барита). Исследовательская группа тщательно проанализировала их на предмет условий образования, биосигнатур и изотопов углерода.

Читайте так же:
Как правильно загорать — рассматриваем по пунктам

В ходе анализов выяснилось, что они содержат изначальный обмен веществ – а значит, источники энергии для жизни. Результаты изотопного анализа углерода Людерса предоставили дополнительные доказательства для различных источников углерода. В то время как богатые газом включения серых баритов содержали следы магматического углерода, явные доказательства органического происхождения углерода можно было найти во флюидных включениях черных баритов.

Возможно последующее исследование

«Исследование может вызвать большой переполох», – говорит Людерс. Органические молекулы этого типа во флюидных включениях в минералах архея пока не обнаружены. Однако в то же время, по его словам, исследование – это лишь первый шаг. Людерс говорит: «Постоянно растущая чувствительность измерительных приборов предоставит новые инструменты для изучения твердых и жидких микровключений в минералах. Измерения биосигнатур и соотношений изотопов, вероятно, станут более точными в ближайшем будущем».

3,5 миллиарда лет назад на Земле уже существовали живые организмы

Стамотолиты

Было много утверждений о старых окаменелостях или химических следах жизни, где возраст некоторых из них датируются 4 миллиардами лет и более, но ни одно из них не было принято научным сообществом.

Тем не менее, совсем недавно были найдены весьма убедительные доказательства того, что в австралийских породах, возраст которых составляет 3,5 миллиарда лет, действительно содержатся ископаемые остатки древнейших микроорганизмов.

Рафаэль Баумгартнер из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) и его коллеги исследуют горные породы в районе Пилбара в Западной Австралии. Эта область содержит некоторые из самых старых сохранившихся камней на Земле. Из трех наиболее важных мест наиболее древней является формация Дрессер, возраст которой составляет 3,48 миллиарда лет.

Формация Дрессер содержит слоистые структуры, называемые строматолитами.

С момента их открытия в 1980-х годах считается, что строматолиты имеют биогенное происхождение. Они образуются, когда микроорганизмы накапливаются путем разрастания в тонкие слои, которые затем покрываются осадком, впоследствии сверху на этих осадках образуются новые слои микробов и т. д.

Читайте так же:
Как была создана дуговая сварка

Однако, несмотря на убедительные фактические данные, эта теория не была подтверждена в течение почти четырех десятилетий, поскольку ученые не смогли категорически доказать наличие сохранившихся остатков органического вещества — вплоть до настоящей публикации в престижном журнале Geology.

Команда Баумгартнера находит много слоев, которые выглядят как строматолиты. Они содержат «чрезвычайно хорошо сохранившиеся органические вещества», отмечает Баумгартнер, в том числе такие нити, которые наблюдаются у микробов и называются биопленками. Многочисленные химические анализы показывают, что это органическое вещество происходит из живых организмов.

Пирит в древних камнях

Микрофотография пиритизированных строматолитов из Дрессерской формации. Изображение: UNSW

Органическое вещество, найденное командой Баумгартнера, в основном находится в ловушке внутри минерала, называемого пиритом (или «золотом дураков»), который содержит в основном железо и серу.

Золото дураков

Поскольку микробы так хорошо сохранились, пирит, должно быть, образовывался быстро, возможно, когда они еще были живы. Это могло бы способствовать раскрытию их стратегии выживания. Некоторые современные микробы живут на сере и производят пирит как отходы. По мнению Баумгартнера, микробы в формации Дрессер могли делать то же самое.

Если первые живые организмы использовали серу в качестве источника энергии, то пирит, возможно, сыграл важную роль в происхождении жизни. Это лежит в основе гипотезы, предложенной Гюнтером Вахтершаузером в конце 1980-х годов.

От исследований на Земле до Марса

Неясно, в какой среде строматолиты изначально образовались. В 2017 году Тара Джокич показала, что части Дрессерской формации были горячими источниками, но в других регионах это было мелкое море. Баумгартнер подозревает, что Дрессерская формация была прибрежной зоной.

Поскольку эти отложения примерно того же возраста, что и кора Марса, считается, что они могут рассказать нам, как найти потенциально древние окаменелости Марса — тем более, что есть свидетельства того, что на Красной планете когда-то были горячие источники.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию