Окаменелости возрастом 1,7 млрд лет раскрыли ключевую тайну возникновения сложной жизни

В открытом складском помещении в тропическом Дарвине (Австралия) хранятся десятки лотков с цилиндрическими образцами породы — кернами, извлечёнными из скважин, пробурённых на сотни метров вглубь компаниями по разведке полезных ископаемых десятилетия назад.

Часть этих кернов в Геологической службе Северной территории — аргиллиты, разновидность осадочной породы, образовавшейся из затвердевшего морского ила. Компании, бурившие скважины, в основном не подозревали, что внутри этих аргиллитов скрыты окаменелости микроскопических организмов, погребённых на дне древнего внутреннего моря, покрывавшего большую часть северной Австралии более 1,5 млрд лет назад.

Как показывает новое исследование, опубликованное в журнале Nature, эти окаменелости имеют решающее значение для разгадки давней загадки о крупном эволюционном скачке, приведшем к появлению всей сложной жизни на Земле, — о происхождении эукариот.

Малые, но сложные

Всю жизнь на Земле можно разделить на два типа, принципиально различающихся на клеточном уровне.

Прокариоты (бактерии и археи) имеют простое клеточное строение и в основном одноклеточны. Эукариоты — включая всех животных, растения, водоросли и грибы — устроены совсем иначе. Их клетки гораздо сложнее: в них есть ядро и другие специализированные структуры, например органеллы, выполняющие конкретные задачи.

Эукариотическая революция преобразила планету. Она привела к появлению животных и в конечном счёте к нам. Судя по наблюдениям за генами живых организмов, сейчас широко признано, что последний общий предок всех живых эукариот возник в результате симбиотического объединения (как минимум) двух прокариотических микробов: археи и бактерии.

Первые свидетельства эукариотической жизни представлены окаменелостями одноклеточных организмов. Они демонстрируют уровень клеточной сложности, не встречающийся у прокариот, но обычный для эукариот.

Окаменелости эукариот находят по всему миру в породах возрастом не менее 1,5 млрд лет. Окаменелости Северной территории, старейшие из которых датируются 1,75 млрд лет назад, — древнейшие известные на сегодня эукариотические окаменелости в мире.

Однако древний мир, в котором развивались ранние эукариоты, остаётся окутанным тайной. Многие фундаментальные аспекты их природы неизвестны.

Кислород — друг или враг?

Многие виды бактерий могут жить и расти в местах без кислорода. Но почти все эукариоты, живущие сегодня, используют кислород для выживания. Это потому, что аэробное дыхание — расщепление пищи с помощью кислорода — даёт огромное количество энергии, необходимое сложной жизни.

Но идея о том, что кислород всегда был полезен для всех эукариот, в последние годы подверглась критике. Это произошло после неожиданных открытий загадочных эукариот, способных процветать в условиях без кислорода.

Кроме того, в геологической летописи накапливается всё больше свидетельств того, что в период становления эукариот кислорода, вероятно, было гораздо меньше. Это означает, что бескислородные морские местообитания были нормой. В совокупности эти наблюдения поставили под сомнение предположение, что эукариоты зависели от кислорода с самого своего возникновения.

Генетические исследования живых микробов из групп, считающихся наиболее близкими к предкам первых эукариот, могут дать ключевые сведения о происхождении эукариот. Но только палеонтологическая летопись может рассказать о давно вымерших линиях. И только геология способна приоткрыть окно в мир, в котором жили эти организмы.

Более 12 000 окаменелостей

Для нового исследования учёные измельчили образцы аргиллитовых кернов, хранящихся в Дарвине, а затем растворили их. Анализируя под микроскопом органический остаток, оставшийся после растворения, они идентифицировали более 12 000 окаменелостей.

Также были изучены сами аргиллиты, в которых сохранились окаменелости, чтобы лучше понять, какой была окружающая среда во время отложения осадков. Это дало представление о местообитаниях, в которых жили эти эукариоты. А анализ химического состава аргиллитов позволил определить, присутствовал ли кислород в древней морской воде.

Результаты показали, что окаменелости эукариот встречались в средах от прибрежных илистых отмелей до открытого моря. Но они присутствовали только в образцах, отложившихся в кислородсодержащих условиях. В образцах из бескислородных сред были только простые прокариотические формы.

Это говорит о том, что даже древнейшие известные эукариоты, жившие на Земле 1,7–1,4 млрд лет назад, зависели от кислорода. Эти данные подтверждают давнюю гипотезу о том, что кислород сыграл ключевую роль в эволюции ранних эукариот.

Разгадка движущих сил и контекста крупного эволюционного скачка, представленного ранними эукариотами, — один из главных нерешённых вопросов в науках о жизни. Продолжающиеся исследования этих загадочных древних микроокаменелостей, несомненно, расскажут нам больше о нашем собственном происхождении — и о нашем месте во Вселенной.

Источники:

Материалы предоставлены The Conversation. Оригинал написан Максвеллом Лехте и Ли Энн Ридман.

Maxwell A. Lechte, Leigh Anne Riedman, Susannah M. Porter, Galen P. Halverson, Margaret Whelan. Early fossil eukaryotes were benthic aerobes. Nature, 2026; 655 (8123): 670 DOI: 10.1038/s41586-026-10533-4