Команда под руководством палеонтолога Ли Энн Ридман и профессора Сюзанны Портер из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в США сосредоточилась на отложениях бассейнов Мак-Артур и Бирриндуду на Северной Территории Австралии. Эти породы содержат древнейшие окаменелости эукариот возрастом от 1,75 до 1,4 млрд лет назад. В то далекое время на месте современных саванн и крокодиловых биллабонгов находилось мелкое внутреннее море с лагунами, приливными отмелями и спокойными прибрежными водами. Кислород только начинал накапливаться в океане, его распределение было пятнистым, а атмосферная концентрация составляла 1% или менее от современного уровня.
Ридман подготовила и отсортировала микроокаменелости из кернов буровых скважин, идентифицировав эукариот в образцах. Макс Лехте и профессор Гален Халверсон из Университета Макгилла в Канаде охарактеризовали обстановки, сохраненные в слоях породы, по типу осадка. Это позволило сопоставить таксоны с четырьмя средами: лагуны, приливные зоны, прибрежные районы и открытые воды дальше от берега. Затем ученые проанализировали минералы в окружающей породе, чтобы определить количество кислорода в каждой среде. Концентрации таких металлов, как ванадий, молибден и уран, а также присутствие или отсутствие пирита (FeS₂) дали ключи к древним уровням кислорода.
Эукариоты встречались почти исключительно в породах, сформировавшихся на оксигенированных участках морского дна — и на мелководье, и в открытых водах, везде, где был кислород. Эта корреляция означает, что древние эукариоты, вероятно, нуждались в кислороде хотя бы для части своего жизненного цикла и обитали прямо на морском дне (или в его поверхностном слое), а не в толще воды, как современный планктон. Если бы они жили в кислородной поверхностной воде, их останки оседали бы и на аноксичное (бескислородное) дно — но этого не происходило.
Меня поражает то, насколько ограниченными были эукариоты в то время. Поверхностные воды кажутся таким очевидным местом для жизни, особенно если им нужен кислород, — его там много.
Исследователи предполагают, что эукариоты сначала эволюционировали именно на морском дне, и, возможно, у них не было ни давления, ни возможностей, чтобы переселиться в толщу воды. Работая над тем, чтобы определить, когда произошел этот переход, они также надеются понять, как и почему.
Географическая ограниченность может объяснить еще одну загадку. Эукариоты не были ни многочисленными, ни разнообразными на протяжении почти миллиарда лет (от 1,7 до 0,8 млрд лет назад), несмотря на то, что генетические и ископаемые свидетельства указывают на их появление именно тогда. «Окаменелости, которым 800 млн лет, и те, которым 1,7 млрд лет, по большей части — одни и те же персонажи», — объясняют Ридман и Портер. Однако около 720 млн лет назад наступил криогений — «Земля-снежок», когда ледники покрыли планету от полюсов до экватора. Экстремальные условия вызвали массовые вымирания, которые освободили экологические ниши. И действительно, следующий за этим эдиакарский период (635−541 млн лет назад) отмечен первым появлением сложной многоклеточной жизни — и вся она была эукариотической.
Распределение окаменелостей также предполагает, что эукариоты приобрели митохондрии очень рано. Жизнь на морском дне ставила их в тесный контакт с другими организмами, что могло способствовать ассимиляции бактерий — предков митохондрий. Хотя абсолютное разнообразие ранних эукариот было невелико, оно выше, чем ученые ожидали для группы, которая только возникла. «Эти окаменелости — древнейшие из описанных эукариот, но их разнообразие говорит о более глубокой истории», — заключает Портер. Ее группа уже изучает образцы из еще более древних слоев, надеясь понять, как эти «маленькие ребята» достигли такой изощренности. Открытие опубликовано в научном журнале Nature.
Ранее Наука Mail рассказывала об окаменелости возрастом более полумиллиарда, удивившей палеонтологов.
