У відкритому складі в тропічному Дарвіні, Австралія, зберігаються десятки піддонів з циліндричними зразками каменю. Вони походять з бурових свердловин, пробурених на сотні метрів під поверхнею десятки років тому.

Деякі з цих зразків, що зберігаються в Геологічному управлінні Північної території, є мулистими породами – типом осадкової породи, що утворилася з затверділого морського мулу.

Компанії, які бурили ці зразки, в основному не знали, що в цих мулистих породах містяться фосили мікроскопічних організмів, похованих на дні давнього внутрішнього моря, яке покривало більшу частину північної Австралії понад 1,5 мільярда років тому.

Як показує наше нове дослідження, опубліковане в Nature, ці фосили є важливими для розв'язання давньої загадки про великий еволюційний стрибок, що призвів до всього складного життя на Землі: походження еукаріотів.

Малі, але складні

Все життя на Землі можна поділити на два типи, які принципово відрізняються на клітинному рівні.

Прокаріоти (бактерії та археї) мають просту клітинну організацію і в основному є одноклітинними.

Еукаріоти – до яких належать всі тварини, рослини, водорості та гриби – дуже відрізняються. Вони мають набагато складніші клітини з ядром та іншими спеціалізованими структурами, такими як органели, які виконують конкретні функції.

Революція еукаріотів змінила планету. Вона призвела до виникнення тварин і, зрештою, до нас.

На основі спостережень за генами живих організмів, зараз широко вважається, що останній спільний предок усіх живих еукаріотів виник внаслідок симбіотичного союзу (принаймні) двох прокаріотичних мікробів: археї та бактерії.

Перші докази еукаріотичного життя представлені у вигляді цих фосилів одноклітинних організмів. Вони демонструють рівень клітинної складності, який не спостерігається серед прокаріотів, але є звичайним для еукаріотів.

Кисень – друг чи ворог?

Багато видів бактерій можуть жити і розвиватися в умовах без кисню. Але майже всі еукаріоти, що існують сьогодні, використовують кисень для свого виживання.

Це пов'язано з тим, що аеробне дихання – розщеплення їжі з використанням кисню – забезпечує величезну кількість енергії, яку вимагає складне життя.

Однак ідея, що кисень завжди був корисним для всіх еукаріотів, останнім часом піддається сумніву. Це сталося після несподіваних відкриттів загадкових еукаріотів, які можуть процвітати в умовах без кисню.

Загалом, ці спостереження ставлять під сумнів припущення, що еукаріоти залежали від кисню з моменту свого виникнення.

Більше 12 000 фосилів

У нашому новому дослідженні ми подрібнили зразки мулистих порід, зберігаючи в Дарвіні, а потім розчинили їх. Ми ідентифікували більше 12 000 фосилів, аналізуючи органічний залишок, що залишився після цього розчинення під мікроскопом.

Наші результати показують, що фосили еукаріотів були знайдені в середовищах, що варіюються від прибережних мулових площ до відкритого моря. Але вони були присутні лише в зразках, які осаджувалися в оксигенованих умовах.

Це свідчить про те, що навіть найдавніші відомі еукаріоти, які жили на Землі 1,7 до 1,4 мільярда років тому, залежали від кисню. Ці дані підтверджують давню гіпотезу про те, що кисень відіграв ключову роль у розвитку ранніх еукаріотів.