Эдиакар становится понятнее

Современные колонии цианобактерий. Источник: Robert Petley-Jones

Биомаркеры расскажут всю историю Земли

Алексей Щербаков

22 января, 2018 20:30

5 мин

Аспирантке МГУ им. М.В. Ломоносова удалось раскрыть одну из тайн самого загадочного периода существования планеты Земля – эдиакарского. Объяснить, чьи мелкие круглые отпечатки массово встречаются на древних породах побережья Белого моря.

С момента образования Земли и на протяжении миллиардов лет в океанах царили бактерии, однако около 541 миллиона лет назад всё изменилось: произошел «кембрийский врыв», океаны были захвачены растениями и животными, и стали по набору населяющих организмов примерно такими, какими мы их знаем сегодня. Однако «взрыв» произошёл отнюдь не случайно. До него миллионы лет жизнь «экспериментировала» над созданием многоклеточных организмов, и промежуточные результаты этих экспериментов получили название «эдиакарской биоты».

Эдиакарская биота — сообщество первых в палеонтологической летописи крупных, анатомически сложных мягкотелых организмов и в то же время одна из самых больших загадок палеонтологии. Они выглядят настолько странно, насколько могла бы выглядеть жизнь на другой планете, и потому их филогенетическое положение — место в биологической систематике — остаётся неясным даже на уровне надцарств. В некоторых случаях неизвестно даже, принадлежат их отпечатки бактериям, гигантским простейшим или животным?

Анна Краснова, аспирантка кафедры Нефтегазовой седиментологии и морской геологии Геологического факультета МГУ и лаборант-исследователь лаборатории Докембрийских организмов Палеонтологического института РАН, в составе международного коллектива исследовала округлые отпечатки диаметром около 1 см на камнях представителей рода Beltanelliformis.

Эти организмы существовали на Земле как раз в эдиакарский период (примерно 575–541 миллион лет назад), и их положение на эволюционном древе до сегодняшнего дня было неизвестным.

«Мы выбрали Beltanelliformis, так как их проще всего изучать. В отличие от остальных представителей эдиакарской биоты они образуют массовые местонахождения с тысячами экземпляров на одной поверхности», — пояснил один из участников исследования, выпускник Геологического факультета МГУ Илья Бобровский, ныне PhD-студент Австралийского национального университета в Канберре.

^{Отпечатки Beltanelliformis. Источник: Сергей Багиров}

В данном случае были исследовали образцы Beltanelliformis, отобранные в окрестностях деревни Лямца Архангельской области. Чтобы разобраться, кем же был этот организм, исследователи придумали принципиально новый подход: они стали изучать биомаркеры, выделенные из остатков органического вещества. Биомаркеры — это скелеты биологических молекул, позволяющие вычислить молекул-предшественниц, из которых состоял живший полмиллиарда лет назад организм. Биомаркеры содержатся в виде органических соединений, покрывающих поверхность ископаемых отпечатков. Учёные, например, уже знают, какие соединения остаются после фотосинтезирующих водорослей, бактерий, грибов или животных. Бактерий «выдают» гопаны — эти полициклические соединения являются структурной основой гопаноидов, входящих в состав клеточных мембран.

Оказалось, что органическая пленка Beltanelliformis содержит большое количество гопанов. В то же время в ней были обнаружены и высшие нечётные н-алканы (молекулы с нечётным количеством атомов углерода) — линейные углеводороды с простыми связями. Они характерны для высших растений, современных пресноводных водорослей и наземных цианобактерий, и играют важную роль в образовании на поверхности организмов тонкого воскового слоя, защищающего их от высыхания. Сам факт сочетания гопанов и высших нечётных н-алканов в составе органической пленки позволил предположить, что Beltanelliformis скорее всего были донными колониальными цианобактериями.

«Новый метод поможет по-новому взглянуть на природу загадочных эдиакарских организмов и раннюю эволюцию жизни на Земле», — прокомментировала свою работу Анна Краснова.

К роду Beltanelliformis относятся две формы, различающиеся по месту захоронения: найденные в основании линз песчаника Nemiana и погребённые в глинистых или карбонатных слоях Beltanelloides. Это округлые отпечатки с концентрическими складками, на поверхности которых иногда сохраняется тонкая плёнка органического вещества — остатки материала, из которого состояли эти организмы. Некоторые учёные принимали складки на Beltanelliformis за свидетельство наличия у них мышц и поэтому относили их к многоклеточным морским животным типа Cnidaria, то есть считали родственниками медуз и полипов. Другие исследователи относили Beltanelliformis к губкам, колониальным бактериям, грибам, лишайникам, планктонным и донным водорослям.

«Нам удалось разработать принципиально новый подход к изучению эдиакарской биоты, не базирующийся только на интерпретации морфологии организмов — того, как они выглядят. Исследуя биомаркеры, мы выяснили, что Beltanelliformis являются остатками колониальных цианобактерий, и теперь они заняли полагающееся им место среди очень немногих представителей эдиакарской биоты, природа которых понятна учёным. А это важный шаг к разгадке того, как получился мир, окружающий нас теперь, и частью которого мы являемся», — заключил Илья Бобровский.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.