Камень возрастом 2 млрд лет поможет понять историю ранней жизни на Земле и найти её следы на Марсе

Микробные клетки, окрашенные в зеленый цвет: На этой фотографии показано множество крошечных клеток, в которых ДНК в изобилии включена внутри клеток. Сначала микробные клетки были обнаружены в трещинах в образце породы с помощью метода инфракрасной визуализации, называемого спектроскопией O-PTIR. После этого их окрасили зеленым раствором и проанализировали с помощью как сканирующего электронного микроскопа, так и флуоресцентной микроскопии. Сочетание показаний этих трех методов визуализации позволило исследователям подтвердить наличие местных и живых микробных клеток в трещине породы возрастом 2 миллиарда лет. Автор: Y. Suzuki, SJ Webb, M. Kouduka et al. 2024/ Microbial Ecology/ CC BY NC ND

В запечатанном разломе в скале возрастом 2 миллиарда лет были обнаружены очаги микробов. Порода была извлечена из магматического комплекса Бушвельд в Южной Африке, области, известной своими богатыми рудными месторождениями. Это старейший из обнаруженных на сегодняшний день примеров живых микробов, найденных в древней скале.

Группа, участвовавшая в исследовании, опиралась на свою предыдущую работу по совершенствованию методики, включающей три типа визуализации — инфракрасную спектроскопию, электронную микроскопию и флуоресцентную микроскопию, — чтобы подтвердить, что микробы были присущи древнему образцу керна, а не были вызваны загрязнением во время процесса извлечения и изучения.

Работа опубликована в журнале Microbial Ecology.

Исследования этих микробов могут помочь нам лучше понять раннюю эволюцию жизни, а также поиск внеземной жизни в образцах горных пород схожего возраста, привезенных с Марса.

Глубоко в Земле находится что-то древнее и живое. Колонии микробов живут в скалах глубоко под поверхностью, каким-то образом умудряясь выживать тысячи, даже миллионы лет. Эти крошечные, выносливые организмы, по-видимому, живут медленнее, едва развиваясь в течение геологических промежутков времени и, таким образом, давая нам шанс заглянуть назад во времени. Теперь исследователи обнаружили живые микробы в образце породы, возраст которого составляет 2 миллиарда лет.

«Мы не знали, пригодны ли для жизни породы возрастом 2 миллиарда лет. До сих пор самым древним геологическим слоем, в котором были обнаружены живые микроорганизмы, был отложения возрастом 100 миллионов лет под дном океана, так что это очень волнующее открытие. Изучая ДНК и геномы таких микробов, мы, возможно, сможем понять эволюцию очень ранней жизни на Земле», — сказал Йохеи Судзуки, ведущий автор и доцент Высшей школы наук Токийского университета.

Бушвельдский магматический комплекс (BIC), Южная Африка: На этой фотографии изображен очень известный выход на поверхность, где наблюдаются почти горизонтальные черные и белые слои. BIC, состоящий из слоев магматической породы в форме бассейна, сформировался за период около 1 миллиона лет, после чего, похоже, почти не изменился. Автор: Y. Suzuki/ CC BY NC ND

Образец породы был взят из Bushveld Igneous Complex (BIC), скального интрузии на северо-востоке Южной Африки, которая образовалась, когда магма медленно остывала под поверхностью Земли. BIC занимает площадь около 66 000 квадратных километров (примерно размер Ирландии), варьируется по толщине до 9 км и содержит некоторые из самых богатых рудных месторождений на Земле, включая около 70% добываемой в мире платины.

Считается, что благодаря способу его формирования и минимальным деформациям или изменениям, произошедшим с тех пор, BIC обеспечил стабильную среду обитания для древней микробной жизни, сохранившейся до наших дней.

С помощью Международной программы континентального научного бурения, некоммерческой организации, которая финансирует геологоразведочные работы на геологических объектах, команда получила образец горной породы длиной 30 сантиметров с глубины около 15 метров под землей.

Камень разрезали на тонкие ломтики и проанализировали, и тогда команда обнаружила живые микробные клетки, плотно упакованные в трещинах в камне. Любые щели около этих трещин были забиты глиной, что делало невозможным выход организмов или проникновение других вещей.

Образец керна с открытыми трещинами: Эта фотография была сделана на месте, когда образец керна промывали, обжигали и затем раскалывали. Керн длиной 30 сантиметров и диаметром 85 миллиметров был доставлен обратно в Японию для дальнейшего изучения. Автор: Y. Suzuki/ CC BY NC ND

Команда использовала ранее разработанную ими методику для подтверждения того, что микробы были родными для образца породы, а не из-за загрязнения во время процесса бурения или исследования. Окрашивая ДНК микробных клеток и используя инфракрасную спектроскопию для изучения белков в микробах и окружающей глине, исследователи смогли подтвердить, что микроорганизмы были как живыми, так и не загрязненными.

«Меня очень интересует существование подземных микробов не только на Земле, но и возможность их обнаружения на других планетах», — сказал Судзуки.

«Хотя марсианские породы, как правило, намного старше (от 20 до 30 миллиардов лет), марсоход NASA Perseverance в настоящее время должен доставить породы, которые по возрасту схожи с теми, которые мы использовали в этом исследовании. Обнаружение микробной жизни в образцах с Земли возрастом 2 миллиарда лет и возможность точно подтвердить их подлинность вселяют в меня энтузиазм в отношении того, что мы сможем теперь найти в образцах с Марса».

Больше информации: Yohey Suzuki et al, Subsurface Microbial Colonization at Mineral-Filled Veins in 2-Billion-Year-Old Mafic Rock from the Bushveld Igneous Complex, South Africa, Microbial Ecology (2024). DOI: 10.1007/s00248-024-02434-8

Источник: University of Tokyo