Ученые обнаружили неожиданные признаки древней жизни в глубоководных отложениях Марокко

Неожиданная находка в Марокко выявила древние морщинистые структуры, сохранившиеся в глубоководных отложениях, куда не проникает солнечный свет. Исследователи полагают, что эти образования были созданы хемосинтезирующими микробами, что бросает вызов устоявшимся представлениям о том, где можно найти следы древней жизни. Credit: Shutterstock

Во время похода по долине Дадес в Марокко доктор Роуэн Мартиндейл заметила нечто необычное, что сразу привлекло её внимание. Ученый, палеоэколог и геобиолог из Техасского университета в Остине, вместе с коллегами, включая Стефана Бодена из Орхусского университета, изучала древние рифовые экосистемы, существовавшие под океаном, покрывавшим этот регион миллионы лет назад.

Чтобы добраться до этих древних рифов, команде пришлось пересечь обширные слои породы, известные как турбидиты. Эти отложения образуются, когда подводные лавины из грязи, песка и обломков мчатся по морскому дну и в конечном итоге оседают толстыми слоями. В таких отложениях часто встречаются знаки ряби, но Мартиндейл заметила нечто необычное поверх этой ряби.

«Когда мы поднимались по этим турбидитам, я осматривалась, и мой взгляд привлекла красивая волнистая поверхность напластования, — рассказывает Мартиндейл. — Я сказала: "Стефан, тебе нужно вернуться сюда. Это морщинистые структуры!"»

Что такое морщинистые структуры?

Морщинистые структуры — это небольшие гребни и впадины, которые могут образовываться, когда микробные сообщества разрастаются в виде матов на песчанистом осадке. Эти маты состоят из микроскопических организмов, таких как водоросли и бактерии, которые связывают осадок и оставляют после себя характерные текстуры поверхности.

Они важны для ученых, поскольку могут служить доказательством существования древней микробной жизни. Однако морщинистые структуры обычно хрупки. Как только животные начали активно зарываться в донные отложения сотни миллионов лет назад, эти нежные образования часто разрушались до того, как могли сохраниться.

В результате морщинистые структуры редко встречаются в породах моложе примерно 540 миллионов лет — периода, который совпадает с крупным расширением разнообразия животных. Сегодня их чаще всего находят в мелководных прибрежных средах, где солнечный свет поддерживает фотосинтезирующие водоросли.

Открытие, которого не должно было быть

Породы, которые изучала Мартиндейл, представляли собой серьезную загадку.

Турбидиты, содержащие морщинистые структуры, образовались в глубокой воде, на глубине не менее 180 метров (590 футов) ниже поверхности океана. На таких глубинах солнечный свет не проникает, что делает невозможным выживание фотосинтезирующих водорослей.

Это сразу же породило проблему. Если микробы, зависящие от солнечного света, не могли создать эти структуры, то что же их создало?

Предыдущие сообщения о морщинистых структурах в древних глубоководных турбидитах были спорными и широко обсуждались. Возраст пород делал загадку еще более удивительной. Эти отложения сформировались примерно 180 миллионов лет назад, в то время, когда донные животные были многочисленны и постоянно нарушали осадок. Такая активность обычно уничтожает нежные микробные текстуры до того, как они могут сохраниться.

Все указывало на то, что морщинистые структуры не должны были существовать в этих условиях.

Мартиндейл знала, что для необычных заявлений требуются веские доказательства.

«Давайте проверим каждое свидетельство, которое мы сможем найти, чтобы убедиться, что это морщинистые структуры в турбидитах», — говорит Мартиндейл, поскольку морщинистые структуры, обычно фотосинтетического происхождения, «не должны находиться в этой глубоководной среде».

В поисках доказательств древней микробной жизни

Исследовательская группа тщательно изучила породы, чтобы подтвердить как среду, в которой образовались отложения, так и биологическое происхождение необычных текстур.

Во-первых, они проверили, что слои действительно являются турбидитами, отложившимися в глубокой воде. Затем они искали химические сигнатуры, которые могли бы показать, играли ли живые организмы роль в создании структур.

Их анализ показал повышенные концентрации углерода в слоях осадка непосредственно под морщинами. Обогащение углеродом часто связано с биологической активностью и дало важную подсказку о том, что в этом были замешаны микробы.

Затем исследователи обратились к современным океанам за ответами.

Видеозаписи, собранные дистанционно управляемыми подводными аппаратами, показали, что микробные маты могут формироваться даже в частях океана, находящихся далеко за пределами фотической зоны — освещенного солнцем верхнего слоя, где происходит фотосинтез. Вместо того чтобы полагаться на солнечный свет, эти сообщества построены хемосинтезирующими бактериями.

Хемосинтезирующие организмы получают энергию из химических реакций, а не из солнечного света. Некоторые из них используют такие соединения, как сероводород или метан, в качестве топлива, что позволяет им процветать в темных средах, где фотосинтезирующая жизнь выжить не может.

Глубоководные бактерии могли создать морщины

Когда геологические данные, химические анализы и наблюдения за современным морским дном были рассмотрены вместе, исследователи пришли к выводу, что они идентифицировали хемосинтетические морщинистые структуры, сохранившиеся в летописи горных пород.

Согласно их предложенному объяснению, турбидитные потоки доставляли питательные вещества и органическое вещество на глубокое морское дно. Когда этот материал разлагался, уровень кислорода в осадке снижался, создавая благоприятные условия для хемосинтезирующих микробов.

В спокойные промежутки между подводными оползнями обломков бактериальные маты могли распространяться по поверхности осадка. Со временем эти маты развили характерные морщины, сохранившиеся в породах.

В большинстве случаев последующие потоки обломков стирали бы микробные маты. Однако иногда условия позволяли матам и их морщинистым текстурам быть погребенными и сохраняться в течение миллионов лет.

Расширение поисков ранней жизни

Мартиндейл надеется, что будущие лабораторные эксперименты помогут ученым лучше понять, как именно эти структуры формируются в глубоководной среде.

Это открытие также может расширить научное мышление о морщинистых структурах. Традиционно исследователи связывали их почти исключительно с фотосинтезирующими микробными матами, обитающими на мелководье. Новые данные свидетельствуют о том, что хемосинтезирующие сообщества также могут создавать подобные образования.

Если это так, геологам, возможно, придется пересмотреть среды, которые ранее отвергались как маловероятные для сохранения свидетельств древних микробных экосистем.

«Морщинистые структуры — это действительно важные свидетельства ранней эволюции жизни», — говорит Мартиндейл. Игнорируя их возможное присутствие в турбидитах, «мы можем упустить ключевую часть истории микробной жизни».

Это открытие поднимает интригующую возможность: некоторые ключи к раннему микробному прошлому Земли могут скрываться в местах, где ученые никогда не думали искать.

Источники:

Материалы предоставлены Геологическим обществом Америки.

Rowan C. Martindale, Sinjini Sinha, Travis N. Stone, Tanner Fonville, Stéphane Bodin, François-Nicolas Krencker, Peter Girguis, Crispin T.S. Little, Lahcen Kabiri. Chemosynthetic microbial communities formed wrinkle structures in ancient turbidites. Geology, 2025; 54 (2): 173 DOI: 10.1130/G53617.1