Окаменелости из Бразилии ставят под сомнение раннее появление животных на Земле

Видимые невооруженным глазом окаменевшие бактерии или водоросли были найдены в древнем морском дне на территории современного бразильского штата Мату-Гросу-ду-Сул. Credit: Bruno Becker-Kerber/Harvard University

Ученые, изучающие древние микроокаменелости из Бразилии, пришли к выводу, что структуры, которые ранее считались следами, оставленными крошечными животными, на самом деле были сформированы сообществами микроскопических бактерий и водорослей. Это открытие бросает вызов прежним представлениям о времени появления первых мелких животных на Земле и указывает на то, что уровень кислорода в древних океанах около 540 миллионов лет назад все еще мог быть слишком низким для поддержания некоторых форм животной жизни.

Исследование, опубликованное в журнале Gondwana Research, было сосредоточено на окаменелостях, найденных в бразильском штате Мату-Гросу-ду-Сул. Более ранние исследования интерпретировали эти отметины как свидетельство передвижения червеобразных существ или других крошечных морских животных по донным отложениям в эдиакарском периоде, который предшествовал кембрийскому взрыву.

«Используя методы микротомографии и спектроскопии, мы обнаружили, что микроокаменелости имеют клеточные структуры — иногда с сохранившимся органическим материалом — характерные для бактерий или водорослей, существовавших в тот период. Это не следы животных, которые могли бы перемещаться в этой местности», — говорит Бруно Беккер-Кербер, первый автор исследования. Он провел исследование во время постдокторантуры в Институте геонаук Университета Сан-Паулу (USP) и в Бразильском центре исследований в области энергетики и материалов (CNPEM) при поддержке FAPESP.

Беккер-Кербер, который сейчас проводит постдокторские исследования в Гарвардском университете, объясняет, что если бы отметины действительно были оставлены животными, они представляли бы собой свидетельство существования мейофауны в эдиакарском периоде. Мейофауна — это крошечные беспозвоночные размером менее одного миллиметра. Их обнаружение в столь древних породах значительно отодвинуло бы летопись окаменелостей этих организмов в прошлое.

Эдиакарский период предшествовал кембрийскому взрыву — важнейшему эволюционному поворотному моменту, когда повышение уровня кислорода способствовало быстрому разнообразию сложных организмов в океанах Земли. Ископаемые свидетельства ясно показывают, что мейофауна существовала в кембрии, но новые данные предполагают, что она могла отсутствовать в более ранний период, как предполагали некоторые ученые.

Исследователи повторно изучили окаменелости, собранные в Корумбе, а также проанализировали новый материал из Бонито в регионе Серра-да-Бодокена. Оба участка находятся в штате Мату-Гросу-ду-Сул в пределах геологической формации Таменго. Эти породы сформировались в мелководной морской среде вдоль континентального шельфа на заключительных этапах формирования Гондваны, до того, как суперконтинент в конечном итоге раскололся, образовав регионы, ставшие Южной Америкой и Африкой.

Для более детального изучения окаменелостей команда использовала линию пучка MOGNO на ускорителе частиц Sirius в CNPEM в Кампинасе. Технология позволила исследователям изучать окаменелости размером от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Ученые применили как микротомографию, так и нанотомографию — методы, способные создавать изображения в чрезвычайно малых масштабах, включая микрометры (одна тысячная миллиметра) и нанометры (одна миллиардная метра).

«Когда у вас есть большой образец и вы хотите получить изображение структуры внутри него, полученное разрешение часто оказывается недостаточным. Линия MOGNO — одна из немногих в мире, которая выполняет так называемую зум-томографию, когда мы фокусируемся на чем-то внутри образца и анализируем это в наномасштабе, не разрушая образец», — отмечает Беккер-Кербер. Он добавляет, что у более раннего исследования, интерпретировавшего структуры как следы животных, не было доступа к такому уровню технологий визуализации.

Исследователи также использовали спектроскопию комбинационного рассеяния (рамановскую спектроскопию) для изучения химического состава окаменелостей. Метод позволил идентифицировать органический материал в клеточных стенках окаменелостей, что укрепило интерпретацию о том, что структуры представляют собой сохранившиеся микробные тела, а не следы, оставленные проходящими животными.

Некоторые образцы окаменелостей содержали пирит — минерал, состоящий из железа и серы. Основываясь на форме и химическом составе образцов, исследователи полагают, что некоторые из них могут представлять собой сероокисляющие бактерии — организмы, использующие серу в своем метаболизме. «Эта группа бактерий удивительна. Некоторые из самых крупных когда-либо зарегистрированных бактерий относятся именно к этой категории. Вопреки распространенному представлению о микроскопических бактериях, некоторые виды могут достигать диаметра большего, чем волос, и видны невооруженным глазом», — говорит Беккер-Кербер.

Хотя окаменелости не сохранили достаточно деталей для идентификации точных видов, исследователи обнаружили сохранившиеся клетки, деления внутри клеточных стенок и следы органического вещества на нескольких участках сбора. По мнению команды, эти особенности не существовали бы, если бы структуры были просто нарушениями, созданными движущимися животными. Окаменелости также встречаются в трех различных диапазонах размеров, что позволяет предположить, что несколько видов могли сосуществовать в микробных сообществах. Крупнейшие формы напоминают зеленые или красные водоросли, в то время как более мелкие окаменелости могут представлять водоросли, цианобактерии или сероокисляющие бактерии.

«Есть вогнутые и выпуклые перегородки, спиральные нити, клетки без осадка, но содержащие органическое вещество. Эти данные гораздо ближе к бактериям или водорослям, чем к простым следам нарушений, вызванных животными», — заключает исследователь. Полученные результаты дают ученым более четкое представление о мире до кембрийского взрыва и могут помочь лучше понять условия окружающей среды, которые подготовили почву для возникновения сложной животной жизни.

Источники:

Материалы предоставлены Фондом поддержки исследований штата Сан-Паулу.

Bruno Becker-Kerber, Nathaly Lopes Archilha, Andrew Knoll, Miguel Angelo Stipp Basei, Lucas Verissimo Warren, Lucas Del Mouro, Gilmar Kerber, Sharif Ahmed, Javier Ortega-Hernández. Proposed Ediacaran meiofaunal burrows from Brazil are pyritized algal/microbial consortia. Gondwana Research, 2026; 154: 335 DOI: 10.1016/j.gr.2026.01.011