Хотя исследователи объявляют первую половину жизни нашей планеты, возраст которой составляет 4,5 миллиарда лет, важным временем для развития и эволюции ранних бактерий, доказательства существования этих форм жизни остаются скудными, включая то, как они выживали в то время, когда уровень кислорода в атмосфере был низким. менее одной тысячной процента от того, что они есть сегодня.Недавние геологические исследования Университета Цинциннати представляют новые доказательства существования бактерий в окаменелостях в двух разных местах в провинции Северный Кейп в Южной Африке.«На сегодняшний день это самые старые обнаруженные ископаемые серные бактерии», — говорит Эндрю Чая, доцент геологии Калифорнийского университета. «И это открытие помогает нам раскрыть разнообразие жизни и экосистем, существовавших незадолго до Великого окислительного события, времени значительной эволюции атмосферы».
Бактерии, окисляющие серу, возрастом 2,52 миллиарда лет описаны Czaja как исключительно большие, сферические, гладкостенные микроскопические структуры, намного больше, чем большинство современных бактерий, но похожие на некоторые современные одноклеточные организмы, которые живут в глубоководных серосодержащих средах. богатая обстановка океана сегодня, где даже сейчас почти нет следов кислорода.В своем исследовании, опубликованном в декабрьском выпуске журнала Geology Геологического общества Америки, Чайя и его коллеги Николас Бюкес из Йоханнесбургского университета и Джеффри Остерхаут, недавно окончивший магистратуру геологического факультета Калифорнийского университета, обнаружили образцы бактерий, которые были многочисленны в глубоководных районах океана в геологическое время, известное как неоархейский эон (2,8–2,5 миллиарда лет назад).
«Эти окаменелости представляют собой самые старые из известных организмов, которые жили в очень темной глубоководной среде», — говорит Чая. «Эти бактерии существовали за два миллиарда лет до растений и деревьев, которые появились около 450 миллионов лет назад. Мы обнаружили эти микрофоссилии, сохранившиеся в слое твердой богатой кремнеземом породы, называемой кремнем, в пределах кратона Каапваал в Южной Африке».
Ученые предположили, что в атмосфере с гораздо меньшим содержанием кислорода, чем один процент кислорода, в глубокой воде в грязи жили существа, которые не нуждались в солнечном свете или кислороде, но Чая говорит, что до сих пор у экспертов не было прямых доказательств этого.Чая утверждает, что такие старые породы встречаются редко, поэтому понимание исследователями неоархейского эона основано на образцах только из нескольких географических областей, таких как этот регион в Южной Африке и другой в Западной Австралии.
По словам Чая, ученые на протяжении многих лет теоретизировали, что Южная Африка и Западная Австралия когда-то были частью древнего суперконтинента под названием Ваалбара, прежде чем сдвиг и опрокидывание тектонических плит раскололи их во время серьезных изменений на поверхности Земли.Основываясь на радиометрическом датировании и геохимическом изотопном анализе, Чая характеризует свои окаменелости как образовавшиеся на этом раннем суперконтиненте Ваалбара на древнем глубоком морском дне, содержащем сульфат из континентальной породы. Согласно этому датированию, ископаемые бактерии Чая также процветали незадолго до той эры, когда другие мелководные бактерии начали вырабатывать все больше и больше кислорода в качестве побочного продукта фотосинтеза.«Мы называем этот период Великим окислительным событием, которое произошло от 2,4 до 2,2 миллиарда лет назад», — говорит Чая.
Ранняя переработкаОкаменелости Чая показывают, что неоархейские бактерии в большом количестве живут глубоко в отложениях. Он утверждает, что эти первые бактерии были заняты поглощением вулканического сероводорода — молекулы, которая, как известно, источает запах тухлых яиц, — а затем испускали сульфат, газ без запаха.
Он говорит, что это тот же процесс, который происходит сегодня, когда современные бактерии перерабатывают разлагающиеся органические вещества в минералы и газы.«Продукты жизнедеятельности одной [бактерии] были пищей для другой», — добавляет Чая.
«Хотя я не могу утверждать, что эти ранние бактерии — те же самые, что есть у нас сегодня, мы предполагаем, что они могли делать то же самое, что и некоторые из наших нынешних бактерий», — говорит Чая. «Эти ранние бактерии, вероятно, потребляли молекулы, растворенные из богатых серой минералов, которые пришли из наземных пород, которые были размыты и вымыты в море, или из вулканических останков на дне океана.По словам Чая, продолжаются споры о том, когда возникли бактерии, окисляющие серу, и как это вписывается в эволюцию жизни на Земле. «Но эти окаменелости говорят нам, что бактерии, окисляющие серу, существовали 2,52 миллиарда лет назад и делали что-то замечательное».